PAR 1/2014 by Redakcja PAR

P O M I A RY • A U T O M AT Y K A • R O B O T Y K A

PAR miesięcznik naukowo-techniczny

1/2014 ISSN 1427-9126 Indeks 339512 Cena 10,00 zł w tym 8 % VAT

www.par.pl

Blokada elektromagnetyczna AZM 300 n wysoka tolerancja niedopasowania osłon

n indywidualne kodowanie aktywatora za pomocą RFID

SCHMERSAL_PAR_COVER_205_215_MM_12_2013.indd 1 Temat

Numeru

Bezpieczeństwo maszyn 9 771427 91230 6

rozmowa par

2013-12-19 rynek i technologie

Wywiad z Pawłem Stefańskim, prezesem firmy Balluff

Kurtyny i bariery ochronne

12:55:23

0,01

Moduł liniowy HLM

Powtarzalność mm

Moment obrotowy do

1,15

SRU-mini

Moduł obrotowy

MPG-plus

Chwytak miniaturowy

25 %

wyższa siła chwytania

Państwa zautomatyzowany system załadunkowy. Czas wykorzystać cały potencjał. www.pl.schunk.com/wykorzystujemy-potencjaly Jens Lehmann, Ambasador Marki rodzinnej firmy SCHUNK

AnzSynergie_MPGplus_SRUmini_HLM_PL_0413.indd 1

19.06.13 08:05

Pobierz bezpłatną aplikację PAR+ i odkryj trzeci wymiar papieru PAR+ to bezpłatna aplikacja mobilna na systemy iOS oraz Android, dzięki której Czytelnicy miesięcznika „Pomiary Automatyka Robotyka” uzyskują bezpośredni dostęp do dodatkowych treści powiązanych z wybranymi publikacjami. PAR jest pierwszym miesięcznikiem naukowo-technicznym w Polsce, który oferuje swoim odbiorcom to unikatowe rozwiązanie. Dzięki PAR+można jednym dotknięciem palca obejrzeć film lub animację powiązaną z artykułem, przejść na stronę internetową lub do galerii zdjęć z wydarzenia opisanego w relacji prasowej, przeczytać rozszerzoną wersję artykułu, przejrzeć i pobrać specyfikację produktu opisywanego w artykule, skomentować artykuł na Facebooku, i wiele, wiele więcej. Więcej informacji na par.pl/plus

Pobierz i uruchom bezpłatną aplikację PAR+

Skieruj kamerę telefonu lub tabletu na stronę artykułu oznaczonego ikoną PAR+

Na wyświetlaczu urządzenia pojawi się sześcian z logo PAR+ oraz przyciski prowadzące do dodatkowych treści

Zobacz więcej Pobierz bezpłatną aplikację PAR+ App Store | Google Play

FACEBOOK

VIDEO

Spis treści

APLIKACJE 38

Zrobotyzowane stanowisko do cięcia sprężyn i spawania pierścieni

Automatyka

Temat numeru

Instrukcja producenta maszyny w świetle wymagań Dyrektywy Maszynowej

Tworzenie instrukcji użytkownika to wymagany przez prawo etap, związany z wprowadzaniem maszyn na rynek w Unii Europejskiej. Istniejące przepisy precyzują zawartość instrukcji oraz określają jej formę. W artykule zebrano

Certyfikowane szkolenia Rockwell Automation

Silniki liniowe do precyzyjnych zastosowań w sterylnym otoczeniu

Robotyka 50

Optymalna praca robota dzięki modułom obrotowym firmy SCHUNK

Pomiary 52

Przepływomierz Coriolisa w zapowietrzonej instalacji

aktualne zalecenia dotyczące struktury i treści instrukcji oraz wyjaśniono ich znaczenie.

Wydarzenia 6

Aktualności

Robotyzacja procesów spawalniczych – V edycja seminarium ABB

Roboty medyczne w teorii i praktyce

Nowości 13

Nowe produkty

Temat numeru

Bezpieczeństwo maszyn

Rynek i technologie

Przegląd barier i kurtyn świetlnych do systemów bezpieczeństwa We współczesnych systemach zapewniających bezpieczeństwo pracowników przy obsłudze maszyn

AZM 300 – blokada bezpieczeństwa. Indywidualne kodowanie i regulacja siły zatrzasku

lub bezpieczną automatyczną pracę różnych urządzeń

Roboty KUKA i SIMATIC Safety

artykule przedstawiono przegląd oferowanych na polskim

Przyciski awaryjnego zatrzymania z podświetleniem LED

produkcyjnych stosuje się zaawansowane środki techniczne, wykorzystujące różnorodne zjawiska fizyczne. W niniejszym rynku kurtyn i barier świetlnych, stosowanych w tego typu systemach w przemyśle.

Rozmowa PAR

Nowa era innowacji – przemysł 4.0

Projekt techniczny i budowa platformy latającej typu quadrocopter

Adrian Bonisławski, Michał Juchniewicz, dr inż. Robert Piotrowski – Wydział Elektrotechniki i Automatyki, Politechnika Gdańska

Metoda modelowania procesów sekwencyjnych i współbieżnych w środowisku sterowników PLC

mgr inż. Krzysztof Franczok – Fabryka Maszyn ROTOX Sp. z o.o., Pokój k. Opola

105

Wyniki symulacji pomiarów radarowego detektora przeszkód i sposób ich wykorzystania

dr inż. Jerzy Graffstein – Instytut Lotnictwa, Warszawa

112

Zastosowanie technik rzeczywistości wirtualnej w zdalnej kontroli pracy robota inspekcyjnego

mgr inż. Jarosław Jankowski – Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy, Warszawa

119

Sterowanie robotem na bazie rozpoznanej barwy obiektu

mgr inż. Adam Makarewicz – Wydział Elektryczny, Politechnika Białostocka

Wywiad z Pawłem Stefańskim, prezesem firmy Balluff.

Rynek i technologie 62

Kurtyny i bariery świetlne GREIN w ofercie .steute

Publikacje PAR 2013 forum młodych

124

Spis artykułów

131

Indeks autorów

134

Indeks firm

136

Indeks firm

138

Prenumerata

Szósta odsłona Sumo Challenge

Nauka 67

Analiza dydaktycznych stanowisk Elektronicznych Systemów Bezpieczeństwa nadzorowanych i zarządzanych informatycznie doc. dr inż. Waldemar Szulc – Wyższa Szkoła Menedżerska w Warszawie, Wydział Informatyki Stosowanej i Technik Bezpieczeństwa

Particle Filter in State Vector Estimation Problem for Power System Piotr Kozierski, MSc Eng., Marcin Lis, MSc Eng., Joanna Ziętkiewicz, PhD Eng. – Faculty of Electrical Engineering, Poznan University of Technology

Akwizycja obrazów RGB-D: metody

mgr inż. Maciej Stefańczyk, dr inż. Tomasz Kornuta – Instytut Automatyki i Informatyki Stosowanej, Politechnika Warszawska

1/2014

P O M I A RY • A U T O M AT Y K A • R O B O T Y K A

Miesięcznik naukowo-techniczny Pomiary Automatyka Robotyka

PAR miesięcznik naukowo-techniczny

Cena 10,00 zł w tym 8 % VAT

www.par.pl

Blokada elektromagnetyczna AZM 300

Rok 18 (2014) nr 1 (203) ISSN 1427-9126, Indeks 339512

Na okładce: blokada elektromagnetyczna AZM 300 firmy Schmersal

ISSN 1427-9126 Indeks 339512

n wysoka tolerancja niedopasowania osłon

n indywidualne kodowanie aktywatora za pomocą RFID

SCHMERSAL_PAR_COVER_205_215_MM_12_2013.indd 1 TEMAT

NUMERU

Bezpieczeństwo maszyn 9 771427 91230 6

ROZMOWA PAR

RYNEK I TECHNOLOGIE

Paweł Stefański, prezes firmy Balluff

Kurtyny i bariery ochronne

Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

2013-12-19 12:55:23

Wydarzenia AKTUALNOŚCI

Rozpoczęta w ubiegłym roku ścisła kooperacja Siemens Drive Technologies Division oraz KUKA Roboter GmbH ma pozwolić na przyspieszenie zintegrowanych procesów produkcyjnych. Współpraca będzie skoncentrowana na integracji robotów KUKA z rozwiązaniami firmy Siemens w zakresie układów sterowania obrabiarek CNC. W dużym stopniu elastyczna i w pełni zautomatyzowana produkcja wymaga obecnie kompleksowego zintegrowania robotów ze zautomatyzowanym środowiskiem produkcji.

Projekt badawczy COPA-DATA Copa-Data, wspólnie z innymi firmami jednostkami edukacyjnymi, pracuje w ramach Projektu Badawczego SCADA::GIS nad połączeniem geoinformacji z ważnymi danymi, pozyskiwanymi z monitoringu i kontroli procesów przemysłowych. Celem badań, prowadzonych od marca 2012 r., jest osiągnięcie najwyższej możliwej wydajności i elastyczności procesów produkcyjnych, a także szybsze i bardziej

Ze względu na rosnące wymagania oraz postęp technologiczny coraz ściślej łączą się tutaj ze sobą obszary zastosowań dla robotów i obrabiarek. Stwarza to dogodne warunki do umocnienia współpracy między firmami Siemens i KUKA na polu automatyzacji z wykorzystaniem robotów. Celem jest jeszcze efektywniejsza obsługa tych branż przemysłu, w których stawiane są wysokie wymagania dotyczące automatyzacji systemów załadunkowych i obróbki. Wspólny rozwój pozwoli zaoferować klientowi nowe produkty i rozwiązania, optymalnie dopasowane do siebie w całym cyklu technologicznym, począwszy od konstrukcji, przez symulację produkcji, a skończywszy na procesach inżynieryjnych i płaszczyźnie warsztatowej. – To wspólne podejście prowadzi do umocnienia koncepcji zintegrowanej produkcji i umożliwia obydwu przedsiębiorstwom pozyskanie nowych rynków, między innymi przez ścisłe powiązanie procesów obróbki materiałów z czynnościami załadowywania obrabiarek – podkreśla Manfred Gundel, prezes KUKA Roboter GmbH (na zdjęciu z prawej). Robert Neuhauser, prezes Business Unit Motion Control Systems w firmie Siemens (na zdjęciu z lewej) dodaje: – Układy sterowania numerycznego produkowane przez firmę Siemens oraz układy sterowania robotów KUKA są doskonale predestynowane do zintegrowania technologii robotów przemysłowych z technologią sterowania numerycznego. Dzięki zapowiadanej kooperacji możliwe będzie pogłębienie naszej wieloletniej współpracy i wdrożenie inteligentnych rozwiązań w zakresie automatyzacji w myśl idei Industry 4.0 – czwartej rewolucji przemysłowej, co odbędzie się z korzyścią dla obydwu partnerów i zapewni rozwój naszych przedsiębiorstw.

intuicyjne analizowanie źródeł błędów. Kluczowym aspektem jest dwukierunkowa integracja systemów nadzorujących przebieg procesów produkcyjnych (SCADA) z Systemem Informacji Geograficznej (GIS). Dane z obu systemów można połączyć w sposób, który umożliwia bardziej efektywny monitoring i kontrolę produkcji przemysłowej w zakładach, w zależności od ich lokalizacji. W tym celu w projekcie zastosowano sprawdzone w skali międzynarodowej standardy przemysłowe oraz wdrożono interfejs ogólnego zastosowania, który pełni rolę „tłumacza“ między domenami. Wykorzystanie takich mostów semantycznych powinno dać możliwość użycia aktualnych informacji, mających związek z lokalizacją w różnych obszarach. Na podstawie parametrów sklasyfikowanych według obszaru i czasu można uzyskać dostęp do danych, uzyskanych w wyniku pomiarów w obydwu zastosowanych obszarach, w obu kierunkach, w generycznej architekturze zorientowanej na usługi (SOA). Zespół badawczy korzysta z oprogramowania dla automatyki o nazwie zenon firmy Copa-Data. Po zakończeniu projektu, wiosną 2014 r., nowa architektura zostanie sprawdzona w praktyce, w prototypowym zastosowaniu technicznym. Planowany scenariusz przewiduje jej zastosowanie w systemie sterowania sprzętem w ramach sieci energetycznej. Poza firmą Copa-Data w realizacji projektu uczestniczą takie organizacje i spółki, jak: program studiów Technologia Informacyjna i Zarządzanie Systemami (ITS) na Uniwersytecie Nauk Stosowanych w Salzburgu, studio badawcze iSPACE Research Studios Austria Forschungsgesellschaft (RSA) i SynerGIS.

Fot. Siemens, Copa-Data

SIEMENS i KUKA pogłębiają współpracę

JAKOŚĆ

ZAUFANIE

Wiodący producenci i produkty wysokiej jakości. Tylko w RS.

www.rspoland.com

Wydarzenia AKTUALNOŚCI

Firma ABB, wiodący dostawca technologii energetyki i automatyki, otrzymał od spółki PSE, krajowego operatora systemu przesyłowego, warte około 37 mln USD zamówienie na dostawę 12 transformatorów mocy. Nowoczesne, charakteryzujące się niskim poziomem hałasu oraz niskimi stratami transformatory pomogą wzmocnić krajową sieć energetyczną. ABB jest odpowiedzialna za projekt, dostawę, instalację oraz przekazanie do eksploatacji transformatorów o mocach w przedziale 275–500 MVA oraz masie dochodzącej do 360 ton. Transformatory zostaną zainstalowane na 11 stacjach elektroenergetycznych w różnych częściach kraju. Niektóre z tych stacji są nowe, inne natomiast przechodzą modernizację. Dostawy są planowane na lata 2014–2017. – Zgodnie z naszym podejściem „w kraju dla kraju”, transformatory zostaną wyprodukowane w Polsce, gdzie posiadamy obszerną bazę wytwórczą – deklaruje Ulrich Spiesshofer, prezes Grupy ABB.

METAV 2014 – branżowe spotkanie ekspertów produkcji W dniach 11–15 marca 2014 r. odbędą się organizowane co dwa lata w niemieckim Düsseldorfie Międzynarodowe Targi Techniki Produkcji i Automatyzacji METAV. Na targach zaprezentowany zostanie pełny przekrój nowoczesnej techniki produkcji. Najważniejsze punkty imprezy to maszyny do obróbki skrawaniem i plastycznej, systemy wytwórcze, narzędzia precyzyjne, zautomatyzowane przepływy materiałowe, technologie komputerowe, elektronika przemysłowa i osprzęt. Organizatorem targów jest VDW (Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabrigen – Związek Niemieckich Producentów Obrabiarek) we współpracy z Messe Düsseldorf oraz Związkiem Inżynierów i Techników Narzędzi Precyzyjnych przy VDMA. Podczas konferencji prasowej, zorganizowanej przez Przedstawicielstwo Targów Messe Dusseldorf w Warszawie, która odbyła się w stolicy 11 grudnia, dr Wilfried Schäfer, członek zarządu VDW oraz Bernhard Johannes Stempfle, członek zarządu Messe Düsseldorf zapewniali, że zarówno ponad 450 wystawców z 23 krajów, jak i imprezy towarzyszące targom dostarczą zwiedzającym wielu wrażeń. Szczególna uwaga będzie skupiona m.in. na technologiach addytywnych (druk 3D), które odgrywają coraz ważniejszą rolę w masowej produkcji przemysłowej. Wiele osób zainteresują też na pewno nowoczesne rozwiązania obróbki i automatyzacji obróbki kompozytów.

Technologia reACTION firmy B&R

Przewodnik NSK po oznaczeniach łożysk

Spółka B&R stworzyła technologię, której celem jest przyspieszenie pracy systemów przemysłowych przez skrócenie czasów wykonywania niektórych operacji. Pozwala ona przyspieszyć wykonywanie krytycznych czasowo procesów, przy zachowaniu pełnej zgodności aplikacji ze standardem IEC 61131. Programy stworzone w postaci bloków funkcyjnych mogą być wykonywane bezpośrednio w modułach wejść/wyjść, co pozwala wyeliminować konieczność przesyłu informacji między jednostką centralną sterownika a nimi. Dzięki temu w urządzeniach B&R serii X20 i X67 udaje się skrócić czas niektórych operacji do 1 µs.

Producent łożysk tocznych, firma NSK, opublikował dokument pozwalający szybko rozszyfrowywać oznaczenia stosowane w łożyskach NSK i RHP. Łożyska toczne często różnią się od siebie jedynie drobnymi szczegółami, które trudno zauważyć, toteż każde z nich jest oznaczane laserowo grawerowanym symbolem, który pozwala rozpoznać typ, model i parametry. Opublikowany przez NSK przewodnik ma pomóc szybko rozpoznawać kody. Zawiera on wszystkie stosowane skróty i oznaczenia, wraz z ich wyjaśnieniami. Nie zabrakło również tabeli porównującej oznaczenia stosowane przez NSK i RHP z sygnaturami używanymi przez innych producentów. Zastosowany kod dostarcza szczegółowych informacji dotyczących typu i cech konstrukcyjnych tj. wielkości otworu, rodzaju uszczelnienia, luzu wewnętrznego łożyska, klasy tolerancji, obróbki cieplnej czy ilości zastosowanego smaru. Przewodnik w polskiej wersji językowej można pobrać ze strony producenta.

Fot. ABB, J. Górska-Szkaradek (PAR), B&R, PKP PLK, Fieldbus Foundation

ABB ma zamówienie o wartości 37 mln USD

71001 Jan

Fot. ABB, J. Górska-Szkaradek (PAR), B&R, PKP PLK, Fieldbus Foundation

PKP PLK ma zgodę na dopuszczenie do eksploatacji ETCS

FIELDBUS FOUNDATION aktualizuje specyfikację

Spółka PKP Polskie Linie Kolejowe otrzymały zezwolenie na dopuszczenie do eksploatacji nowoczesnego systemu zarządzania ruchem kolejowym ETCS (ang. European Train Control System, Europejski System Sterowania Pociągiem) zamontowanego na trasie z Grodziska Mazowieckiego do Zawiercia. ETCS to nowoczesny system zarządzania ruchem kolejowym na polskich torach. Jego wdrożenie jest jednym z najważniejszych działań, które pozwolą na wprowadzenie w tym roku prędkości eksploatacyjnej 200 km/h oraz na podwyższenie bezpieczeństwa ruchu kolejowego. ETCS to kluczowy element ujednoliconego Europejskiego Systemu Sterowania Ruchem Kolejowym, który wdrażany jest na liniach kolejowych w krajach UE. Działanie systemu polega na komunikowaniu się urządzeń przytorowych z lokomotywą i generowaniu informacji dotyczących m.in. maksymalnej dozwolonej prędkości na danym odcinku. Przekazywanie informacji z semaforów do lokomotywy odbywa się za pomocą tzw. balis umieszczanych między szynami. Balisy wysyłają impulsy elektromagnetyczne do anteny umieszczonej w podwoziu pociągu.

Najnowsze analizy przeprowadzone przez firmę KPMG i bank HSBC oraz organizację Markit Economics wskazują, że poprawia się sytuacja gospodarcza w polskim przemyśle. Coraz lepiej radzą sobie firmy z branż: elektromaszynowej, papierniczej i meblarskiej. Mimo iż sytuacja gospodarcza jest wciąż uznawana za trudną, a wzrost obrotów w polskiej gospodarce jest wolniejszy niż w 2009 r., nastroje wśród przedsiębiorców poprawiają się – tak wynika z wyliczeń wskaźnika HSBC PMI Polskiego Sektora Przemysłowego, który trzeci miesiąc z rzędu przekroczył 50 punktów. Oznacza to, że polski sektor produkcyjny będzie się szybciej rozwijał, ale na realne efekty tego przyspieszenia trzeba będzie jeszcze trochę poczekać. Z zaprezentowanych analiz wynika także, ze najgorsza sytuacja dotyczy branży budowlanej, w której spadek obrotów był o 6 punktów proc. wyższy, niż przewidywano niecały rok temu i wyniósł aż 17 proc. w skali roku. Nie ma jednak co się temu dziwić, ponieważ dobry wynik budownictwa w ubiegłym roku wynikał częściowo z realizacji projektów związanych z Mistrzostwami Europy w Piłce Nożnej.

REKLAMA

OFERTA NIE DO PRZEBICIA

PODZESPOŁY ELEKTRONICZNE DLA PRODUCENTÓW ■ Opakowania przystosowane do zautomatyzowanej produkcji ■ Atrakcyjne ceny ■ Bogaty asortyment produktów i duże ilości ■ Wiodąca usługa śledzenia ruchu i pochodzenia produktu na podstawie daty i kodu partii ■ SZYBKA dostawa — nawet w ciągu jednego dnia

WSPIERAMY PRODUCENTÓW

JESTEŚMY GOTOWI NA NOWE WYZWANIA PRZEKONAMY CIĘ DO ZŁOŻENIA ZAMÓWIENIA

Zadzwoń pod numer 00800 121 29 67 lub odwiedź stronę pl.farnell.com/produkcja

Pomiary Automatyka Robotyka nr 12/2013

71001 JanAd CEM PL 205x145.indd 1

17/12/2013 10:22

RITTAL rozwija się w USA Koncern Rittal otworzył centralę w Chicago w USA. W nowej siedzibie znajduje się nowoczesne centrum kompetencyjne oraz część szkoleniowa. Centralę uzupełnia amerykański zakład produkcyjny w Urbana w stanie Ohio oraz centra dystrybucyjne w Teksasie i Newadzie. W ten sposób firma chce znacznie zwiększyć swój udział w amerykańskim rynku. Rittal USA, spółka córka niemieckiego Rittala, działa w Ameryce od 1982 r. Zatrudnia obecnie około 800

pracowników i dysponuje ponad 47 tys. m2 powierzchni produkcyjnej. Równocześnie z przeprowadzką do Chicago Rittal postanowił zainwestować kilka milionów euro w rozbudowę linii produkcyjnych w Urbanie, by uelastycznić i zwiększyć wydajność produkcji. Rynek amerykański dla firmy Rittal staje się obecnie najważniejszym, zaraz po Niemczech, rynkiem zbytu. Stany Zjednoczone odnotowują rozwój tradycyjnego przemysłu, co potwierdzają dane liczbowe Centralnego Związku Przemysłu Elektrotechnicznego i Elektronicznego (ZVEI). Wynika z nich, że Stany Zjednoczone, przed Chinami, są nadal najważniejszym odbiorcą sprzętu elektrycznego wyprodukowanego w Niemczech. Tylko w pierwszym półroczu 2013 r. niemieckie firmy elektrotechniczne wyeksportowały za Atlantyk towary o wartości 6,4 mld EUR.

ABB w kanadyjskiej elektrowni fotowoltaicznej

Nowy zakład HONEYWELL w Chinach

Firma ABB wygrała przetarg na dostarczenie elementów do elektrowni fotowoltaicznej o mocy 100 MW w Kanadzie – największej placówki tego typu w tym kraju. Wartość zamówienia wynosi około 80 mln USD. ABB wchodzi w skład konsorcjum, które złożyło najkorzystniejszą ofertę. Zamówienie zostanie zrealizowane w kompleksie Grand Renewable Energy Park w Ontario – najbardziej zaludnionym stanie Kanady. Stanowi ono część inwestycji o wartości 5 mld USD, w ramach której firma Samsung Renewable Energy tworzy klaster energetyczny, złożony z ogniw słonecznych i turbin wiatrowych. Łączna moc klastra wyniesie 1,369 MW. Warto dodać, że z informacji Międzynarodowej Agencji Energetyki wynika, iż w 2012 r. w Ontario zainstalowano ogniwa fotowoltaiczne o łącznej mocy 267 MW, co stanowi wartość o 70 proc. większą niż w 2011 r.

Koncern Honeywell otworzy nowy kompleks produkcyjny w miejscowości Zhengjiagang w Chinach, około 140 km od Szanghaju. Zakład ma pracować w ramach działu materiałów i technologii (PMT – Performance Materials and Technologies) firmy Honeywell. W początkowej fazie zwiększy możliwości produkcyjne w zakresie substancji katalizujących i absorbujących, wytwarzanych przez spółkę Honeywell UOP. Docelowo fabryka ma pozwolić koncernowi na zwiększenie udziału także w innych segmentach rynku azjatyckiego i zaspokojenie rosnącego popytu na technologie związane z wytwarzaniem energii oraz zaawansowanymi materiałami. Nowy kompleks ma powierzchnię ponad 40 ha i jest położony na terenie parku przemysłowego Zhengjiagang. To pierwszy zakład w Chinach, który w pełni należy do działu PMT firmy Honeywell. Placówka będzie korzystać wyłącznie z lokalnych surowców oraz wspierać rozwój rynku i ludności prowincji Jiangsu.

Rynek filtrów notuje dynamiczny wzrost

większość europejskich producentów ukończyła już budowy swoich azjatyckich fabryk, a tacy producenci, jak Honda, Mazda i Toyota również nie ograniczali rozwoju w minionych latach, to właśnie rynek azjatycki będzie się wciąż najszybciej rozwijał. Szacunki Markets & Markets mówią o niemal 15-proc., stałym wzroście w skali roku na rynku filtrów oleju i paliwa w regionie Azji i Pacyfiku przez kolejne pięć lat. Zauważono też wzrost zainteresowania lekkimi pojazdami, zarówno komercyjnymi, jak i osobistymi, które dotąd zdobywały popularność przede wszystkim w Ameryce Północnej. Szacuje się, że rynek filtrów oleju dla tego typu maszyn będzie rósł w tempie ponad 9 proc. rocznie, a filtrów paliwa – niemal 12 proc. rocznie. Co ciekawe, znacznie wzrosła popularność silników diesla, które zastępują napędy benzynowe w coraz większej liczbie aplikacji. Ich wydajność pod wieloma względami zbliżyła się do parametrów silników benzynowych, a niekiedy jest nawet lepsza.

Badanie przeprowadzone przez firmę Markets & Markets wskazuje na dynamiczny wzrost rynku filtrów oleju i paliwa, stosowanych w aplikacjach automatyki przemysłowej i w motoryzacji. Szacunki firmy zakładają wzrost wartości rynku filtrów oleju używanych w automatyce do poziomu około 6,1 mld USD w 2018 r. Jednocześnie rynek filtrów paliwa używanych w motoryzacji powinien wzrosnąć w tym samym roku do ponad dwukrotnie wyższej wartości – około 12,5 mld USD. W ostatnich latach zaobserwowano intensywny rozwój motoryzacji i przemysłu w Azji. Mimo że

Fot. Rittal, ABB, Honeywell, Markets & Markets, Rockwell Automation, IHS, Koch Industries

Wydarzenia AKTUALNOŚCI

ROCKWELL AUTOMATION przejął VMONITOR Koncern Rockwell Automation przejął firmę vMonitor, specjalizującą się w systemach monitorowania z użyciem komunikacji bezprzewodowej. Przejęcie vMonitor ma pozwolić firmie Rockwell Automation rozszerzyć ofertę o komponenty wspierające komunikację bezprzewodową. Dotychczasowi klienci vMonitor będą z kolei mogli skorzystać ze wsparcia technicznego i dużej sieci sprzedaży Rockwell Automation. Firma vMonitor zatrudnia około 120 pracowników w biurach w Stanach Zjednoczonych, w Indiach, a także w Zjednoczonych Emiratach Arabskich i kilku innych lokalizacjach na Bliskim Wschodzie. Poza czujnikami oferuje zdalne terminale, bramki i modemy sieciowe oraz nadajniki. Specjalizuje się w aplikacjach związanych z platformami wiertniczymi, rurociągami i rafineriami, szczególnie w przemyśle gazowym i naftowym. Po przejęciu firma stanie się częścią działu Rockwell Automation Control Products and Solutions.

Rozwój rynku przekładni w aplikacjach mobilnych

MOLEX przejęty przez KOCH INDUSTRIES Koncern Koch Industries kupił istniejącą od 75 lat firmę Molex Incorporated, międzynarodowego producenta złączy stosowanych w automatyce i elektronice. Wartość transakcji wyniosła 7,2 mld USD. Z Molexem połączona została należąca do Koch Industries firma Koch Connectors, przy czym zachowano nazwę Molex. Utrzymano także główną siedzibę Molex w mieście Lisle w Illinois w USA. Do koncernu Koch Industries, którego siedziba znajduje się w Wichita w Kansas, należy wiele firm, specjalizujących się w różnych branżach. Koch Industries zatrudnia około 60 tys. osób. W wyniku przejęcia firmy Molex liczba ta zwiększy się o 36 tys. pracowników.

Dział powstaje we współpracy z portalem

REKLAMA

Fot. Rittal, ABB, Honeywell, Markets & Markets, Rockwell Automation, IHS, Koch Industries

Raport instytutu IHS wskazuje, że w najbliższych czterech latach należy się spodziewać stabilnego i wyraźnego wzrostu sprzedaży przekładni i urządzeń z przekładniami, przeznaczonych do zastosowań mobilnych. Wartość światowego rynku przekładni, silników zintegrowanych z przekładniami i przekładni planetarnych, przeznaczonych do montażu w dźwigach, betoniarkach i buldożerach, powinna wzrosnąć z 6,7 mld w 2012 r. do 7,8 mld USD w 2017 r. Aby tak się stało, sprzedaż powinna rosnąć w tempie 3 proc. rocznie. Jednak ze względu na postępującą recesję w Europie i nie najlepsze wyniki w Chinach oraz słabą kondycję ekonomiczną USA szacuje się, że w 2012 r. wartość sprzedaży omawianych komponentów wzrośnie jedynie o niespełna 1 proc. Sytuacja powinna znacząco się poprawić w latach 2014–2015, kiedy to powinny pojawić się liczne zamówienia na potrzeby rolnictwa, przemysłu morskiego i budowy pojazdów.

Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

Wydarzenia AKTUALNOŚCI

Fore! – polski system bezpieczeństwa

Standard ISA100 zatwierdzony przez IEC

Organizacja Fieldbus Foundation ogłosiła aktualizację specyfikacji magistrali komunikacyjnej Fieldbus. Nowe funkcje pozwolą na łatwą implementację zaawansowanych mechanizmów związanych z komunikacją. Aktualizacja specyfikacji obejmuje szablony opisu urządzeń, a ponadto dodatkową, zaawansowaną obsługę procesu wymiany urządzeń polowych z zachowaniem wstecznej kompatybilności i integrację mechanizmów diagnostyki z obsługą sygnałów alarmowych. Nowe funkcje mają też ułatwić pełne wykorzystanie możliwości sieci Foundation. W celu skorzystania z nowych funkcji należy użyć nowego profilu urządzeń Host Profile C.

Standard ISA-100.11a-2011 „Bezprzewodowe systemy automatyki przemysłowej: Kontrola procesów i podobne aplikacje” został zatwierdzony przez wszystkie 21 narodowych komitetów organizacji IEC. Standard ISA100 przeszedł ostatnią fazę opracowań i ma zostać opublikowany na początku tego roku jako IEC 62734. Wcześniej został oficjalnie uznany przez organizacje ISA i ANSI. Wszystkie te organizacje normalizujące mają nieco inne oczekiwania i podejście, a ponadto uczestniczą w nich różne jednostki – nie tylko dostawcy, ale też np. potencjalni użytkownicy. ISA100 to bezprzewodowy standard komunikacji przemysłowej, przystosowany do realiów przemysłowych i opracowany przez organizację International Society of Automation (ISA).

Antykorozyjne elementy poprawiają jakość żywności Rosnące wymagania w zakresie jakości i bezpieczeństwa produkowanej na całym świecie żywności pociągają za sobą konieczność stosowania coraz nowocześniejszych technologii. Jedną z korzystnych metod jest użycie nowoczesnych, odpornych na korozję łożysk. Odporne na rdzę komponenty stanowią podstawę urządzeń stosowanych w przemyśle spożywczym. Rynek tego typu elementów wciąż się rozwija dzięki rosnącym wymaganiom, stawianym producentom żywności na całym świecie. Najbardziej rozwinięte uregulowania prawne wprowadzono w USA, a kraje europejskie starają się je naśladować. Obecnie do najważniejszych przepisów dotyczących bezpieczeństwa w USA trzeba zaliczyć ustawę FSMA (Food Safety Modernization Act), którą wprowadzono w 2011 r. i która stanowiła pierwszy istotny pakiet zmian przepisów z 1938 r. Nowe przepisy koncentrują się na prewencji i wymagają od

producentów żywności, by stosowali oni nowoczesne maszyny, minimalizujące ilość szkodliwego jedzenia wprowadzanego na rynek. Przepisy wprowadzono jednak nie biorąc pod uwagę kosztów zastosowania narzuconych technologii, co w konsekwencji powoduje, że spełnienie części zaleceń i warunków jest bardzo kosztowne. W dobrej sytuacji, dzięki tym regulacjom, znaleźli się m.in. producenci odpornych na korozję komponentów, składających się na systemy transmisyjne w fabrykach. W efekcie szacuje się, że wartość rynku komponentów, takich jak np. nierdzewne łożyska, znacznie wzrośnie w najbliższych kilku latach.

CISCO wspiera koncepcję Internet of Things

Dobre prognozy dla rynku opakowań elastycznych

W trakcie konferencji Internet of Things World Forum w Barcelonie firma Cisco poinformowała o wdrożeniu inicjatywy, mającej na celu znaczne zwiększenie odsetku produkowanych na świecie urządzeń elektronicznych, wyposażonych w interfejs internetowy. Cisco od dawna promuje koncepcję Internet of Things, która zakłada możliwość komunikacji ze sobą ogromnej liczby różnych urządzeń i maszyn. Najnowsza inicjatywa ma przyspieszyć proces powstawania środowiska specyficznego ekosystemu inteligentnych urządzeń podłączonych do Internetu. W ramach nowej inicjatywy Cisco połączyło ze sobą kilka niezależnych dotąd zespołów, które będą wspólnie pracowały nad rozwojem wspomnianego ekosystemu. Wprowadzenie koncepcji Internet of Things do zakładów przemysłowych ma pozwolić zmniejszyć koszty produkcji i zwiększyć wydajność.

Przeprowadzona przez firmę Markets & Markets analiza przewiduje, że rynek opakowań elastycznych będzie rósł w stabilnym tempie ponad 5 proc. rocznie. Największą rolę odegrają rynki: azjatycki, europejski i północno-amerykański, zaś największy udział w tym rynku będą miały opakowania polietylenowe. Według obliczeń Markets & Markets wartość światowego rynku opakowań wyniosła w 2012 r. niemal 74 mld USD, a w 2018 r. powinna sięgnąć prawie 100 mld USD. Wśród odbiorców opakowań dominują firmy z przemysłów: spożywczego i farmaceutycznego.

NOWE PRODUKTY Nowości

Fot. C&C Technology, ISA, IHS, Cisco, Markets & Markets, HARTING Polska, Peltron

Złącza światłowodowe standardu LC dla serii Han-Modular W odpowiedzi na potrzeby coraz powszechniej stosowanej optycznej transmisji danych HARTING wprowadził do rodziny Han-Modular moduły umożliwiające stosowanie standardowych złączy LC.

Nowy moduł znacznie usprawnia obsługę oraz umożliwia jednoczesne zastosowanie połączeń światłowodowych i innych typów połączeń w tym samym złączu, dzięki czemu ułatwia budowanie

Złącze pozwala na stosowanie do sześciu kontaktów typu LC w jednym module, co przekłada się na możliwość zastosowania nawet do 36 kontaktów światłowodowych w jednym złączu Han, przy równoczesnym zachowaniu wysokiego stopnia ochrony IP65.

złączy zgodnie z indywidualnymi potrzebami aplikacji.

HARTING Polska Sp. z o.o. ul. Duńska 9, 54-427 Wrocław tel. 71 352 81 71 fax 71 350 42 13 e-mail: pl@HARTING.com www.HARTING.pl

Niskonapięciowe, energooszczędne przetworniki ciśnienia i sondy hydrostatyczne W ramach oferty firmy Peltron w zakresie przetworników ciśnienia typu NPX i TPX oraz sond hydrostatycznych PLX27 do wody czystej i PLC64 do ścieków wprowadzona została nowa opcja elektroniki wzmacniacza pomiarowego, charakteryzująca się niskim napięciem zasilania – już od 4,5 V – i niskim poborem energii. Pomiarowy sygnał wyjściowy to napięcie w zakresie od 0 V do 3 V. Urządzenia pomiarowe w tej opcji można zastosować wszędzie tam, gdzie mamy do czynienia z ograniczonym, niskim napięciem zasilania lub w przypadkach, w których szczególnie istotne jest ograniczenie poboru energii (np. zasilanie bateryjne).

PELTRON TPH Sp. z o.o. tel. 22 615 63 56 fax 22 615 70 78 e-mail: peltron@home.pl www.peltron.pl

REKLAMA

Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

Nowości Nowe produkty

Eaton rozszerzył rodzinę uniwersalnych, kompaktowych, wysokowydajnych zasilaczy UPS serii 9PX o trzy nowe modele trójfazowe, dostępne w regionie EMEA. Stanowią idealny wybór dla aplikacji IT oraz zastosowań przemysłowych, w których trójfazowe źródła energii są łatwo dostępne, a najwyższa wydajność energetyczna jest najważniejszym wymaganiem. Nowe urządzenia z rodziny 9PX charakteryzują się wejściem trójfazowym i wyjściem jednofazowym (3:1) i są oferowane w zakresie mocy znamionowej 6, 8 i 11 kVA. Wszystkie wersje wyposażono w obejście serwisowe do łatwej wymiany UPS, bez potrzeby wyłączania krytycznych systemów. Urządzenia uzupełniają istniejące modele jednofazowe (1:1), które są dostępne

w zakresie mocy znamionowej od 5 kVA do 11 kVA. Kluczową cechą wszystkich zasilaczy z serii 9PX jest wysoka efektywność energetyczna, pozwalająca użytkownikom redukować zużycie energii i ograniczać koszty. W trakcie pracy w trybie podwójnej konwersji zasilacze osiągają efektywność do 95 proc., a gdy główne źródło zasilania jest dobrej jakości, wzrasta ona nawet do 98 proc. w trybie wysokiej sprawności. Wysoki wyjściowy współczynnik mocy o wartości 0,9 pozwala dostarczać aż do 28 proc. więcej mocy użytecznej niż wiele innych konkurencyjnych produktów o pozornie podobnej mocy znamionowej. Serię zasilaczy 9PX wyposażono w duży ekran LCD, zapewniający w czasie rzeczywistym informacje o statusie pracy i umożliwiający łatwy dostęp do analiz i opcji konfiguracyjnych. Zdalne możliwości monitorowania zapewnia oprogramowanie Intelligent Power Manager, dostarczane w standardzie z każdym zasilaczem z serii 9PX.

Sygnalizatory FX15 do stref niebezpiecznych

z odpornej na korozję żywicy poliestrowej, wzmocnionej włóknem szklanym (GRP), która zapewnia stopień ochrony IP66/ IP67, a wszystkie mocowania wykonane są ze stali nierdzewnej. Standardowym wykończeniem jest naturalna czerń, ale dostępne są również jednostki barwione z powłokami epoksydowymi w kolorach czerwonym, żółtym i niebieskim. Standardowo sygnalizatory są wyposażone w solidną,

nierdzewną osłonę, która zabezpiecza ognioodporne poliwęglanowe soczewki. Źródłem światła jest lampa ksenonowa, zapewniająca wysoką luminancję. Sygnalizatory FX15 charakteryzują się błyskiem o częstotliwości 1 Hz. Mogą być stosowane w różnych aplikacjach lądowych i przybrzeżnych, włączając w to zastosowania morskie, sektor petrochemiczny czy zintegrowane zespoły pomp/zbiorników i innych urządzeń zamontowanych na wspólnej platformie (skid). Napięcie pracy jest dostępne w zakresie od 24/48 V DC do 115/230 V AC. Wszystkie jednostki wykorzystują wejścia kablowe 3 × M20, które zapewniają wiele opcji montażowych. Sygnalizatory FX15 mają m.in. certyfikaty ATEX i IECEx. Na rynku są dostępne wszystkie kluczowe materiały instalacyjne, takie jak uchwyty montażowe, podwieszenia, dławiki oraz oznaczniki i etykiety informacyjne, a także części zamienne.

inwestycją, która może uratować życie. Aby zwiększyć bezpieczeństwo w trakcie konserwacji, można wyłączyć zasilanie maszyn czy instalacji przez zablokowanie wszystkich głównych źródeł energii. Tak długo, jak trwają prace, źródła energii są zablokowane i mogą być uruchomione dopiero, gdy zostaną zwolnione przez pracowników utrzymania ruchu. Nowe zabezpieczenie typu lockout „Twist and Secure” to ekonomiczne rozwiązanie dla przycisków awaryjnego

zatrzymania. Zdejmowana pokrywa stanowi wyraźny znak, że nie należy uruchamiać przycisku. Jest ona na tyle przezroczysta, aby pracownicy utrzymania ruchu mogli zweryfikować status włącz/wyłącz przycisków. Stałe podstawy i pokrywy bezpieczeństwa są sprzedawane oddzielnie, pozwalając na zamocowanie podstaw pod wszystkimi przyciskami i wyłącznikami awaryjnymi w zakładzie/instalacji przy ponoszeniu minimalnych kosztów.

R. STAHL proponuje nowe rozwiązanie sygnalizacyjne, odporne na ekstremalne warunki, takie jak szerokie spektrum temperatury pracy: od –55 °C do +70 °C. Sygnalizatory błyskowe FX 15 sprawdzają się w wymagających warunkach w strefach Ex 1/2 oraz 21/22. Mają obudowę

Innowacyjne pokrywy bezpieczeństwa Firma Brady, która oferuje szeroki zakres urządzeń i kłódek blokujących niemal wszystkie rodzaje zaworów i uchwytów, wprowadziła rozwiązanie „Twist and Secure”. Zabezpiecza ono tymczasowo dostęp do przycisków oraz wyłączników awaryjnych, co zwiększa bezpieczeństwo w trakcie konserwacji maszyn. Rozwiązanie można w prosty sposób zainstalować przez dokręcenie pokrywy do stałej podstawy, umocowanej pod przyciskiem

lub wyłącznikiem awaryjnym. Kłódka utrzymuje na miejscu pokrywę bezpieczeństwa przycisku aż do momentu zakończenia prac konserwacyjnych. Rozwiązanie lockout dla przycisków pasuje do wszystkich standardowych średnic i jest niskokosztową

Fot. Eaton, Brady, STAHL, Schneider Electric, Balluff, B&R

Wysokowydajne zasilacze UPS 9PX

Narzędzie do wyznaczania efektywności Firma Schneider Electric opracowała nowe, bezpłatne narzędzie o nazwie Efficiency Quotient, które pozwala teoretycznie określić efektywność energetyczną przedsiębiorstwa. Jest to internetowy kwestionariusz, umożliwiający przeprowadzenie krótkiej i prostej oceny metod, jakimi firma posługuje się przy zarządzaniu energią. Narzędzie porównuje działania podejmowane przez firmę użytkownika z działaniami podejmowanymi przez podobne przedsiębiorstwa i na tej podstawie suge-

ruje podjęcie odpowiednich kroków, których celem jest obniżenie kosztów energii i poprawa efektywności. Narzędzie oferuje osobne sekcje dla zarządców budynków, centrów danych i zakładów przemysłowych oraz dla innych osób zaangażowanych w gospodarkę energetyczną w infrastrukturze fizycznej. Dostępna jest także funkcja, opracowana z myślą o dyrektorach generalnych firm: mają oni możliwość wyznaczania współczynnika Efficiency Quotient swoich przedsiębiorstw na podstawie ankiet przeprowadzonych wśród ich kadry menedżerskiej.

Dwukierunkowe sprzęgła indukcyjne BIC Q40 Wykorzystanie sprzęgieł indukcyjnych pozwala na wyeliminowanie mechanicznych złączy i wtyków. Nowe, dwukierunkowe sprzęgła indukcyjne BIC w obudowie Unicompact 40 × 40 z interfejsem IO-Link firmy Balluff umożliwiają bezdotykową transmisję sygnałów i energii w obu kierunkach. Bezkontaktowe i odporne na zużycie połączenie niweluje problem zużycia mechanicznego dotychczasowych rozwiązań, zwiększa bowiem dostępność maszyn i przyczynia się do skrócenia czasu przestojów, co

prowadzi do wzrostu produktywności. Sprzęgła indukcyjne BIC są przezroczyste i mogą być instalowane bez konieczności uprzedniego ich parametryzowania. Główne zastosowania omawianych sprzęgieł to stoły obrotowe (np. w montażu lub do obrabiarek), uchwyty do obrabianych części i maszyny z wymiennymi narzędziami, takie jak prasy i formy do odlewania ciśnieniowego.

256 MB pamięci RAM (w zależności od wariantu) i do 16 kB pamięci nieulotnej. Wszystkie są wyposażone w interfejs ethernetowy, USB i jeden szeregowy port RS-232. Rozszerzenie

interfejsów jest możliwe za pomocą standardowych modułów X20. Wbudowany nośnik Flash ma pojemność do 4 GB, co pozwala na wgranie nawet dużych aplikacji lub przechowywanie sporej ilości danych. Nowe sterowniki nie mają wbudowanych wentylatorów i nie wymagają baterii do poprawnej pracy, dzięki czemu są niemal bezobsługowe.

Fot. Eaton, Brady, STAHL, Schneider Electric, Balluff, B&R

Nowe elementy rodziny B&R X20 Gama urządzeń systemu X20 firmy B&R została rozszerzona o nowe, kompaktowe sterowniki ze zintegrowanymi wejściami i wyjściami. Dodatkowe moduły wejść i wyjść, podobnie jak w przypadku wszystkich produktów z serii X20, mogą być podłączane lokalnie lub zdalnie za pomocą kabli. Sterowniki te są oferowane w wielu odmianach, różniących się m.in.

wydajnością. Każdy z nich ma wbudowane 32 kanały wejść i wyjść cyfrowych oraz analogowych i procesor x86. Dostępne są także modele ze zintegrowanymi interfejsami Powerlink, Ethernet, CAN, RS-232 i USB. Kontrolery można nabyć w wersji z procesorem taktowanym częstotliwością 200 MHz lub 400 MHz. Mają do

REKLAMA

Pomiary Automatyka Robotyka nr 12/2013

Nowości Nowe produkty

Czujniki SmartReflect w nowych obudowach

Na rynku pojawiła się nowa odmiana czujników refleksyjnych, które nie potrzebują lusterek do prawidłowego działania. W czujni-

kach SmartReflect firmy Baumer wiązka światła jest zamykana z wykorzystaniem dowolnej części maszyny. Sensor zmienia stan wyjścia w momencie, kiedy obiekt fizycznie przetnie wiązkę światła. Z uwagi na brak konieczności użycia reflektora eliminowane są koszty instalacji, sprawdzania, ustawiania oraz czyszczenia lusterek. Obecnie czujniki SmartReflect są dostępne w nowych obudo-

wach czujników NextGen, a więc rodzin O300 i O500. Dzięki temu korzystają one z technologii qTarget, która sprawia, że wiązka światła jest zawsze wyosiowana względem otworów montażowych. Producent gwarantuje, że niedokładność wyosiowania nie przekroczy 1°. Z kolei dzięki funkcji teach-in znacznie uproszczona jest obsługa czujników. W standardowych rozwiązaniach nauczanie odbywa się przez naciśnięcie przycisku,

który z czasem może się zużyć. W przypadku czujników O300 i O500, zamiast naciskać mechaniczny przycisk, do czujnika należy zbliżyć ferromagnetyk, który wywołuje funkcję uczenia. Omawiane czujniki SmartReflect dobrze sprawdzają się w aplikacjach napełniania lub pakowania. Są stosowane w przemyśle spożywczym, przy detekcji elementów PET, tacek i folii, a więc elementów dość przezroczystych.

napędów, czujników oraz wejść/wyjść sterowników PLC lub lista artykułów, dane związane z planowaniem wstępnym mogą być przetwarzane bezpo-

średnio w platformie Eplan. Centralnym obiektem, odpowiedzialnym za planowanie wstępne, jest nowy nawigator. Służy on do prezentacji i administrowania zdefiniowanymi segmentami dla planowania wstępnego w ramach projektu.

Platforma Eplan 2.3 z funkcją planowania wstępnego W procesie projektowania fazy planowania wstępnego i szczegółowego są wzajemnie od siebie uzależnione, a ich realizacja odbywa się przeważnie przy użyciu odrębnych systemów. W najnowszej wersji programu Eplan obie te fazy zostały zintegrowane. Narzędzia fazy planowania wstępnego zostały wbudowane w platformę Eplan 2.3, a innowacyjne funkcje

pozwoliły na polepszenie jakości projektu i spójności danych, zmniejszając równocześnie koszty konfiguracji. Planowanie wstępne jest fazą decyzyjną w procesie inżynieryjnym. Platforma Eplan 2.3 otwiera przed użytkownikiem nowe możliwości w tej kluczowej fazie projektu. Niezależnie od tego, czy jest to schemat graficzny, czy też wstępne dane dla

REKLAMA

Firma Phoenix Contact oferuje odgromniki Powertab PWT do ochrony przed przepięciami trójprzewodowych, przemysłowych linii zasilania. Moduły ograniczników mają napięcie znamionowe 800 V AC i są przystosowane m.in. do stosowania w elektrowniach wiatrowych oraz systemach rozdziału energii. Spełniają wymagania 1. klasy ochrony, przy nominalnym prądzie piorunowym 10/350 µs do 100 kA. Co ciekawe, łączą niski poziom stałej ochrony

(4,5 kV) z wysoką odpornością na chwilowe, podwyższone napięcie – do 1500 V AC przez 5 s i do 1960 V AC przez 200 ms. Złożony układ monitorowania umożliwia zdalną sygnalizację stanu dla służb utrzymania ruchu.

Fot. Newtech, AB Micro, Phoenix Contact, Keyence, Elmark Automatyka

Moduł odgromników dla elektrowni wiatrowych

Makroskopy VR-3000 do bezkontaktowego wymiarowania 3D

Firma Keyence wprowadziła do oferty nowe makroskopy, które jako pierwsze na świecie mogą przeprowadzać pomiary 3D w czasie kilku sekund, a nie kilkudziesięciu minut, jak to się dzieje

w przypadku konwencjonalnych systemów z ramionami pomiarowymi. W modelu VR-3000 połączono zaawansowany projekt optyczny mikroskopów cyfrowych Keyence z dużą szybkością i dokładnością pomiaru oraz technologią 3D, wykorzystywaną w czujnikach przemieszczenia. W ten sposób powstał makroskop, umożliwiający wykonywanie natychmiastowych pomiarów przestrzennych. Makroskopy One-Shot 3D nowej serii VR-3000 pozwalają użytkownikom na natychmiastowe przeprowadzanie precyzyjnych

i powtarzalnych, bezkontaktowych pomiarów profili oraz wykonywanie pomiarów na dużych powierzchniach. Algorytm One-Shot 3D pozwala na równoczesny pomiar parametrów obiektów przestrzennych, takich jak wysokość, kąt i promień. Z łatwością mogą być mierzone również wszelkiego typu nieregularności, np. zafalowania, krzywizny i wypaczenia. W odróżnieniu od większości systemów pomiarowych, które wymagają dużej przestrzeni, model VR-3000 ma małe wymiary i jest łatwy w obsłudze. Nowe urządzenie pozwala wykonywać pomiary za pomocą pojedynczego kliknięcia myszką, po umieszczeniu obiektu na podeście pomiarowym. System

automatycznie skanuje i zbiera dane 3D, bez konieczności przeprowadzania konfiguracji lub strojenia poszczególnych parametrów. Po zakończeniu rejestracji danych użytkownicy mogą szybko utworzyć raporty wykorzystując wbudowane oprogramowanie oraz eksportować pliki z danymi bezpośrednio do programów CAD. VR-3000 może również pełnić funkcję mikroskopu do zwykłej inspekcji optycznej. Makroskopy VR-3000 są przeznaczone do zastosowań w przemyśle motoryzacyjnym, metalurgii, branży elektronicznej i półprzewodnikowej, w przemyśle farmaceutycznym, materiałowym oraz przy obróbce tworzyw sztucznych i ceramiki.

REKLAMA

Fot. Newtech, AB Micro, Phoenix Contact, Keyence, Elmark Automatyka

Nowe bramki sieciowe Netbiter

Firma HMS Industrial Networks zaprezentowała nową bramkę dostępową Netbiter EC350, która ułatwia zdalny nadzór i sterowanie urządzeniami przemysłowymi. Poprawione parametry techniczne i nowe możliwości komunikacyjne czynią ten model idealnym do zdalnego zarządzania i konfiguracji generatorów, systemów chłodniczych, zasilaczy UPS, turbin wiatrowych i innych urządzeń przemysłowych. Netbiter EC350 jest pierwszym modelem z nowej generacji bramek

dostępowych tego producenta. Umożliwia komunikację z urządzeniami przemysłowymi za pośrednictwem interfejsu Modbus (przez port szeregowy lub sieć Ethernet), SNMP, EtherNet/IP lub linii wejść/wyjść. Wysyła też dane do serwera Netbiter Argos przez Ethernet lub za pośrednictwem sieci telefonii komórkowej. O ile poprzednie generacje bramek Netbiter mogły komunikować się z siecią telefonii komórkowej za pomocą protokołu GSM/GPRS, wersja Netbiter EC350 obsługuje również standard 3G. Pozwala to znacznie zwiększyć szybkość transmisji i poszerza obszar zastosowań. Dzięki obsłudze pięciu różnych pasm 3G bramka Netbiter EC350 sprawdzi się w dowolnym regionie świata. Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

Robotyzacja procesów spawalniczych V edycja seminarium ABB Zainteresowanie zrobotyzowanymi procesami spawania systematycznie rośnie – taki wniosek nasuwa się po ostatnim seminarium poświęconym tej tematyce, zorganizowanym przez firmę ABB w dniach 26–28.11.2013 r. w Aleksandrowie Łódzkim.

Piąta edycja seminarium „Robotyzacja procesów spawalniczych”, zorganizowana przez ABB wraz z partnerami – firmami LasterTec, Fronius, Esab, Abicor Binzel, AIR Products i Instytutem Spawalnictwa, która odbyła się w jednym z zakładów ABB, zgromadziła w ciągu trzech dni rekordową liczbę gości – 130 osób. To najlepszy dowód na rosnącą popularność, jaką cieszy się temat robotyzacji procesów spawalniczych. Cyklicznie organizowane przez ABB wydarzenia tego typu pozwalają poszerzyć wiedzę o procesach zrobotyzowanych, ale nie tylko – są też okazją do rozmowy obecnych i potencjalnych użytkowników robotów z inżynierami i specjalistami ABB oraz firm partnerskich. W trakcie spotkania uczestnicy mieli możliwość nie tylko wysłuchać prowadzonych przez specjalistów wykładów, ale również obejrzeć sprzęt, o którym opowiadali pre-

legenci oraz wziąć udział w pokazach procesu spawania.

Zrobotyzowane spawanie – jak to ugryźć? Tegoroczne seminarium, w całości poświęcone tematowi planowania oraz wdrażania robotyzacji procesów spawalniczych, zostało podzielone na dwie części – teoretyczną i praktyczną. W części teoretycznej przedstawiciele firmy ABB zaprezentowali rozwiązania robotyki ABB, w tym m.in. cele spawalnicze robota IRB 800, systemy Gantry oraz cele spawalnicze FlexArc, które cieszyły się sporym zainteresowaniem. Dzięki połączeniu wysokiej wydajności pracy z niskimi nakładami finansowymi modułowe cele spawalnicze FlexArc są optymalnym rozwiązaniem do robotyzacji procesów spawania łukowego. Mogą one zostać zainstalowane u klienta w ciągu kilku godzin, a ze względu na to, że całe składające się na nie wyposażenie – ro-

Fot. ABB

Wydarzenia RELACJE

Fot. ABB

bot/y, pozycjonery, osprzęt spawalniczy zgodny z wyborem klienta – znajduje się na wspólnej platformie, możliwe jest łatwe przenoszenie obszarów produkcji. Kolejnym tematem, poruszonym przez ABB podczas seminarium, były projekty spawalnicze z punktu widzenia przedstawicieli działu inżynieringu i oczywiście klienta – omówiono proces projektowania od pomysłu do realizacji. Uczestnicy spotkania, dzięki przeprowadzonej przez dział inżynieringu robotyki symulacji live, mieli również okazję zobaczyć sposób pracy na programie RobotStudio – jest to narzędzie wspomagające programowanie i projektowanie aplikacji spawalniczych. W kolejnej części programu ABB oddało głos partnerom. Agnieszka Kiszka z Instytutu Spawalnictwa poruszyła podczas swojej prezentacji zagadnienie zastosowania preparatów przeciwodpryskowych w pracach spawalniczych. Dzięki wystąpieniu Łukasza Turowskiego z firmy LaserTec uczestnicy mieli z kolei możliwość poszerzyć wiedzę na temat zastosowania zrobotyzowanych technologii spawalniczych, wykorzystujących lasery wysokiej mocy, jako źródła energii. Reprezentujący firmę Fronius Piotr Kiszka opowiedział gościom o systemach spawania zrobotyzowanego firmy Fronius, a Robert Lazik z firmy ESAB przedstawił wielofunkcyjne zasilacze łuku do spawal-

niczych procesów zrobotyzowanych. Uczestnicy wysłuchali także informacji o uchwytach spawalniczych i urządzeniach peryferyjnych dla stanowisk zrobotyzowanych, które były tematem wystąpienia Jacka Ignasiaka z Abicor Binzel. Część teoretyczną zamknęła bardzo ciekawa prezentacja Jerzego Firleja z firmy AIR Products, poświęcona możliwościom obniżenia kosztów spawania dzięki zastosowaniu gazów LINX.

Teoria to nie wszystko Podczas części praktycznej – warsztatowej – uczestnikom zaprezentowano roboty, m.in. IRB 2600 z zamontowaną głowicą do napawania laserowego firmy LaserTec oraz IRB 2600ID z osprzętem firmy ESAB. Proces spawania można było obejrzeć na stanowisku demonstracyjnym z robotem IRB 1600. W ramach części pokazowej odbyła się ponadto prezentacja wpływu gazu osłonowego na proces spawania ręcznego AirProducts. Część praktyczna była też okazją do zapoznania się z urządzeniami firmy Esab oraz firmy Fronius, w tym nowym w ofercie urządzeniem spawalniczym Fronius TPS/i. Dodatkową atrakcją tej części seminarium był robot FlexBeer firmy ABB, który rozlewał gościom oranżadę oraz piwo, oczywiście bezalkoholowe.

FlexBeer rozlewa piwo bezalkoholowe i lemoniadę

Magdalena Ćwieczek www.abb.com.pl

Cela spawalnicza FlexArc od środka

Część teoretyczna, czyli wystąpienie Łukasza Turowskiego z LaserTec

Robot ABB z głowicą do napawania laserem

Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

Wydarzenia RELACJE

Naukowcy, konstruktorzy i użytkownicy robotów medycznych spotkali się 13 grudnia 2013 r. w Fundacji Rozwoju Kardiochirurgii w Zabrzu na XI konferencji poświęconej tej tematyce.

Spotkanie zorganizowane przez Międzynarodowe Stowarzyszenie na rzecz Robotyki Medycznej (ISMR – International Society for Medical Robotics) było okazją do podsumowań i rozmów o perspektywach tej dziedziny robotyki oraz o korzyściach, jakie może ona przynieść służbie zdrowia, wpływając na skuteczniejszą i mniej inwazyjną terapię oraz rehabilitację chorych. Nowością tegorocznej konferencji Roboty Medyczne było zaproszenie do dyskusji nie tylko entuzjastów robotyki medycznej, ale również naukowców i lekarzy, zajmujących się biologicznymi metodami ratowania serca. W programie konferencji znalazł się panel poświęcony stosowaniu komórek macierzystych w leczeniu serca, co jest przedmiotem prac naukowych, realizowanych przez Śląskie Centrum Chorób Serca, Instytut Onkologii w Gliwicach i Fundację Rozwoju Kardiochirurgii. Pomostem łączącym blok związany z metodami rege-

neracji serca za pomocą materiału biologicznego oraz część konferencji poświęconą użyciu robotów w medycynie, był wykład dr hab. Zbigniewa Nawrata zatytułowany „Mechaniczne wspomaganie biologicznych metod regeneracji serca” oraz pokaz narzędzia mechatronicznego (Robin Heart) do aplikacji komórek macierzystych. Z kolei zespół medyczny z Wrocławia pod kierownictwem prof. Wojciecha Witkiewicza zaprezentował cykl wykładów związanych z praktycznym zastosowaniem jedynego w Polsce robota da Vinci. Po raz pierwszy uczestnicy konferencji mogli zapoznać się z przedstawieniem problematyki użytkowania robota chirurgicznego z punktu widzenia operatora robota, zespołu pielęgniarskiego pracującego przy stole operacyjnym oraz kierownika bloku operacyjnego planującego zabieg. Prelegenci mogli też wysłuchać, via Internet, wykładu Sławomira Marecika z Chicago, który prezentował najnowsze techniki operacji robotem da Vinci.

Najlepsi reprezentanci młodego pokolenia, w nagrodę za szczególny wkład w rozwój robotyki, otrzymali nagrody: Łukasz Mucha, doktorant Politechniki Śląskiej – statuetkę Robina (nagroda jury), a Kamil Rohr z Fundacji Rozwoju Kardiochirurgii w Zabrzu – Strzałę Robina (nagroda publiczności). W tym roku – poza konferencją Roboty Medyczne 2014, w trakcie której odbędą się m.in. specjalne warsztaty z psychologami, lekarzami, specjalistami opieki socjalnej i sztuk plastycznych – planowane jest także zorganizowanie Akademii Sztuki Robotyki Medycznej w celu podkreślenia wagi współpracy ze specjalistami dziedzin artystycznych i humanistycznych dla tworzenia przyjaznych robotów – zarówno tych, które będą z ludźmi spędzać dzień powszedni, jak i tych, które będą przychodzić z pomocą w sytuacjach zagrożenia. Mat. pras. ISMR

Fot. medicalrobots.eu

Roboty medyczne w teorii i praktyce

PROJEKT WSPÓŁFINANSOWANY PROJEKT WSPÓŁFINANSOWANY PRZEZ UNIĘ EUROPEJSKĄ PRZEZ UNIĘ EUROPEJSKĄ Z EUROPEJSKIEGO Z FUNDUSZU EUROPEJSKIEGO ROZWOJU FUNDUSZU REGIONALNEGO ROZWOJU REGIONALNEGO

PROJEKT WSPÓŁFINANSOWANY PRZEZ UNIĘ EUROPEJSKĄ Z EUROPEJSKIEGO FUNDUSZU ROZWOJU REGIONALNEGO

PomiarAutomatykaRobotyka_205x295.indd 1

12/11/13 10:46 AM

Temat numeru BEZPIECZEŃSTWO MASZYN

Instrukcja producenta maszyny w świetle wymagań Dyrektywy Maszynowej Tworzenie instrukcji producenta to wymagany przez prawo etap, związany z wprowadzaniem maszyn na rynek w Unii Europejskiej. Istniejące przepisy precyzują zawartość instrukcji oraz określają jej formę. W artykule zebrano aktualne zalecenia dotyczące struktury i treści instrukcji oraz wyjaśniono ich znaczenie.

Podstawowe zagadnienia Triada bezpieczeństwa Strategia ograniczania ryzyka zawodowego, związanego z użytkowaniem maszyny, obejmuje różne środki techniczne i organizacyjne, poczynając od fazy projektowania maszyny (lub całego procesu technologicznego), a skończywszy na fazie jej utylizacji. Strategię ograniczania ryzyka tak dalece, jak jest to możliwe z praktycznego punktu widzenia, tworzą podstawowe zasady, ujęte w tzw. triadę bezpieczeństwa. Zasady te są nazywane w Dyrektywie Maszynowej (Dyrektywa 2006/42/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 17 maja 2006 r.) zasadami bezpieczeństwa kompleksowego (rozdział 1.1.2 załącznika nr 1 Dyrektywy). Zasady te określają: A. Stosowanie w projektowaniu maszyn rozwiązań technicznych, które nie będą stwarzać zagrożeń. Należy dążyć do projektowania maszyn „bezpiecznych samych w sobie” wszędzie tam, gdzie jest to możliwe z praktycznego punktu widzenia. B. Stosowanie odpowiednich środków technicznych do zminimalizowania ryzyka zawodowego, w postaci środków ochrony zbiorowej, osłon, czujników i barier u źródeł zagrożeń. C. Informowanie użytkowników maszyn o ryzyku resztkowym, pozostającym po zastosowaniu działań określonych w pkt. A i B. W tym celu należy stosować znaki bezpieczeństwa, piktogramy, szkolenia, instrukcje oraz środki ochrony indywidualnej.

Zasady te powinny być wdrażane w podanej powyżej kolejności. Oznacza to, że już w fazie projektu koncepcyjnego (faza A) należy rozważać aspekty bezpieczeństwa maszyny, związane z jej przyszłym użytkowaniem. Należy dążyć do stosowania bezpiecznych rozwiązań konstrukcyjnych. Strategia ta nie może być stosowana w oderwaniu od ograniczeń wynikających z praw ekonomii

Fot. www.cen.eu

Wdrażanie zasad bezpieczeństwa

Fot. www.cen.eu

Instrukcja a Dyrektywa Maszynowa W niniejszym artykule skoncentrowano się na zagadnieniach praktycznych, związanych z opracowaniem instrukcji maszyny nowej, to znaczy maszyny wprowadzanej do obrotu lub oddawanej do użytku na rynek Unii Europejskiej po raz pierwszy. Obowiązek sporządzenia takiej instrukcji, w myśl Dyrektywy Maszynowej, spoczywa na producencie maszyny lub jego uprawomocnionym pełnomocniku. Przepisy krajowe, dotyczące tego zagadnienia, są zawarte w Rozporządzeniu Ministra Gospodarki, które jest aktem wdrażającym Dyrektywę Maszynową do prawa polskiego. Instrukcja producenta maszyny stanowi, obok Deklaracji Zgodności EC, bardzo ważną część dokumentacji bezpieczeństwa maszyny. Prawidłowość opracowania tej instrukcji, jej kompletność, spójność oraz zgodność z wymaganiami zasadniczymi Dyrektywy Maszynowej mają podstawowe znaczenie w budowaniu dobrych relacji biznesowych

między producentem maszyny oraz jej użytkownikiem. Instrukcja producenta jest bardzo ważnym dokumentem, branym pod uwagę w przypadku awarii maszyny, wypadków oraz wszelkich kwestii spornych, również prawnych, mogących wystąpić między producentem maszyny a jej użytkownikiem. W artykule przeprowadzono szczegółową analizę zasadniczych wymagań Dyrektywy Maszynowej dotyczących przygotowania instrukcji maszyny. Analizę tę przeprowadzono z punktu widzenia producenta maszyny. Skoncentrowano się na zawartości formalnej instrukcji; mniej miejsca poświęcono sprawom związanym z jej formą. Tam, gdzie było to konieczne, dla pełniejszego wyjaśnienia omawianych kwestii, podano również odniesienia do innych rozdziałów Dyrektywy Maszynowej oraz innych aktów prawnych. Korzystano z polskiego tekstu Dyrektywy Maszynowej, opublikowanego w Dzienniku Urzędowym Unii Europejskiej. Wskazano dokumenty, w których można znaleźć zalecenia dotyczące różnych form instrukcji. Przy opracowaniu komentarzy do wymagań zasadniczych wykorzystano dostępną literaturę, dotyczącą poruszanych zagadnień oraz doświadczenia własne, związane przygotowaniem lub oceną dokumentacji bezpieczeństwa maszyn.

Wymagania odnośnie instrukcji Wymagania ogólne Wymagania dotyczące opracowania instrukcji maszyny są zawarte w rozdziale 1.7.4 załącznika nr 1 Dyrektywy Maszynowej. W podanych tam na wstępie wymaganiach ogólnych istnieje nakaz: „Wszystkie maszyny muszą być zaopatrzone w instrukcje sporządzone w oficjalnym języku lub językach wspólnotowych Państwa Członkowskiego, w którym maszyna zostaje wprowadzona do obrotu lub oddana do użytku. Instrukcja dołączana do maszyny musi być albo >>Instrukcją oryginalną<< albo >>Tłumaczeniem instrukcji oryginalnej<<, w którym to przypadku oryginalna instrukcja musi być dołączona do tłumaczenia. W drodze wyjątku instrukcja konserwacji, przeznaczona do użytku przez wyspecjalizowany

REKLAMA

oraz zdrowego rozsądku. Zbudowanie maszyny całkowicie „bezpiecznej samej w sobie” jest często niemożliwe z technicznego punktu widzenia lub też jest całkowicie nieopłacalne ekonomicznie. Dlatego najczęściej stosowana jest strategia złożona: projekt maszyny ma zapewnić powstanie maszyny bezpiecznej na tyle, na ile jest to możliwe z praktycznego i ekonomicznego punku widzenia. Dalsze ograniczenie ryzyka związanego z użytkowaniem maszyny polega na zastosowaniu odpowiednich środków ochronnych (faza B), które również muszą być uzasadnione z technicznego i ekonomicznego punktu widzenia. Pozostające wciąż tzw. ryzyko resztkowe, które jest traktowane jako nieakceptowane, minimalizuje się za pomocą środków przewidzianych w fazie C. Zastosowanie środków ochrony indywidualnej w fazie C należy brać pod uwagę tylko po wyczerpaniu możliwości środków zastosowanych w fazach A oraz B. Można je traktować tylko jako ewentualne uzupełnienie zastosowanych środków ochrony zbiorowej.

Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

Temat numeru BEZPIECZEŃSTWO MASZYN

personel zatrudniony przez producenta lub jego upoważnionego przedstawiciela, może być dostarczona tylko w jednym z języków wspólnotowych, zrozumiałym dla tego personelu. Instrukcje muszą być opracowane zgodnie z niżej określonymi zasadami”. Wymagania podane w rozdziale 1.7.4 załącznika nr 1 Dyrektywy Maszynowej dotyczą jednej z wielu grup wymagań, jakie producent maszyny musi spełnić przed jej wprowadzeniem do obrotu i/lub oddaniem do użytku (patrz art. 5 pkt 1c Dyrektywy). Instrukcja producenta musi towarzyszyć maszynie. Oznacza to, że instrukcja musi być przygotowana, zanim maszyna zostanie wprowadzona do obrotu i/lub oddana do użytku i musi towarzyszyć maszynie do chwili, gdy znajdzie się ona u użytkownika. Importer lub dystrybutor maszyny musi upewnić się, że instrukcja dotarła do użytkownika (patrz art. 2 punkty h, i, j, k Dyrektywy Maszynowej).

Specjalne wymagania dla pewnych grup maszyn Istnieją grupy maszyn, dla których Dyrektywa Maszynowa precyzuje specjalne wymagania dotyczące przygotowania instrukcji. • Dla maszyn stosowanych w przemyśle spożywczym, kosmetycznym i farmaceutycznym (rozdział 2.1.2 załącznika nr 1 Dyrektywy) instrukcje muszą wskazywać zalecane środki i metody czyszczenia, dezynfekcji i płukania, nie tylko dla obszarów łatwo dostępnych, ale także dla tych obszarów, do których nie ma dostępu lub nie jest on zalecany. • Dla maszyn przenośnych, trzymanych w ręku lub prowadzonych ręcznie (rozdział 2.2.1.1. załącznika nr 1 Dyrektywy) instrukcje muszą zawierać informacje dotyczące drgań przenoszonych przez te maszyny, w tym: – całkowitą wartość drgań, działających na układ dłoń/ramię, jeżeli wartość ta przekracza 2,5 m/s2. Jeżeli wartość ta nie przekracza 2,5 m/s2, należy to potwierdzić w instrukcji, – niepewność pomiarową (oszacowania ww. wartości). • Dla przenośnych maszyn udarowych, montażowych i innych (rozdział 2.2.2.2. załącznika nr 1 Dyrektywy), instrukcje muszą zapewniać informacje dotyczące:

Ograniczenie ryzyka w procesie projektowania i użytkowania maszyny

– osprzętu i wyposażenia wymiennego, które mogą być używane z daną maszyną, – odpowiednich elementów montażowych lub innych elementów uderzanych, które mogą być używane w danej maszynie, – w razie potrzeby – odpowiednich nabojów. • Dla maszyn, które wytwarzają drgania przenoszone przez maszynę na układ dłoń/ramię lub całe ciało operatora (rozdział 3.6.3.1. załącznika nr 1 Dyrektywy) instrukcje muszą zawierać informacje dotyczące: – całkowitej wartości drgań działających na układ dłoń/ramię, jeżeli wartość ta przekracza 2,5 m/s2. Jeżeli wartość ta nie przekracza 2,5 m/s2, należy to potwierdzić w instrukcji, – najwyższej ważonej wartości skutecznej przyspieszenia działającego na całe ciało operatora, jeżeli wartość ta przekracza 0,5 m/s2. Jeżeli wartość nie przekracza 0,5 m/s2, należy to potwierdzić w instrukcji, – niepewności pomiarowej. Podane wartości muszą być albo faktycznie zmierzone dla danej maszyny, albo ustalone na podstawie pomiarów wykonanych dla technicznie porównywalnej maszyny, reprezentatywnej dla maszyny, która będzie wykonywana. • Dla maszyn mających kilka zastosowań, w zależności od użytego wyposażenia wymiennego (rozdział 3.6.3.2. załącznika nr 1

Dyrektywy), instrukcje maszyny oraz wyposażenia muszą zawierać informacje dotyczące bezpiecznego montażu i stosowania maszyny podstawowej i dołączanego do niej wyposażenia wymiennego.

Postać instrukcji Dyrektywa Maszynowa nie precyzuje, w jakiej postaci ma być przygotowana instrukcja. Jest ogólnie przyjęte, że instrukcja dotycząca zdrowia i bezpieczeństwa musi być w formie papierowej, ponieważ nie można z góry zakładać, że użytkownik może się posługiwać instrukcją w postaci elektronicznej, bądź ma stały dostęp do Internetu. Jest też powszechnie przyjęte, że instrukcja powinna być dostępna zarówno w formie elektronicznej, w sieci, jak też w formie papierowej. Taka praktyka ułatwia uaktualnianie instrukcji, jeśli jest to konieczne. Istnieje ogólna zasada, że wszystkie instrukcje dotyczące zdrowia i bezpieczeństwa muszą być opracowane w języku oficjalnym Unii Europejskiej lub w językach krajów członkowskich, na których obszar są kierowane (patrz rozdział 1.7.1 załącznika nr 1 Dyrektywy Maszynowej).

Ogólne zasady opracowywania instrukcji Lista zasad W rozdziale 1.7.4.1 załącznika nr 1 Dyrektywy podano ogólne zasady przygotowania instrukcji: a) Instrukcja musi być opracowana w przynajmniej jednym oficjalnym

języku Wspólnoty. Zwrot „Instrukcja oryginalna” musi być umieszczony na wersji lub wersjach językowych zweryfikowanych przez producenta lub jego upoważnionego przedstawiciela. b) Jeżeli „Oryginalna instrukcja” nie istnieje w języku lub językach oficjalnych kraju, w którym maszyna będzie użytkowana, tłumaczenie na ten język lub języki musi zostać dostarczone przez producenta lub jego upoważnionego przedstawiciela, lub przez osobę wprowadzającą tę maszynę na dany obszar językowy. Tłumaczenie musi być opatrzone zwrotem „Tłumaczenie instrukcji oryginalnej”. c) Treść instrukcji nie może obejmować jedynie zamierzonego zastosowania maszyny, ale musi również uwzględniać wszelkie możliwe do przewidzenia niewłaściwe jej użycie. d) W przypadku maszyn przeznaczonych do stosowania przez użytkowników nieprofesjonalnych, w sformułowaniach i układzie instrukcji użytkowania uwzględnia się również ogólny poziom wykształcenia i sprawności umysłowej, jakich można w sposób uzasadniony oczekiwać od tych użytkowników.

Objaśnienia W punkcie a) wyjaśniono, że oryginalne instrukcje, to instrukcje opracowane w tych wersjach językowych, które zostały zweryfikowane przez

producenta maszyny lub jego autoryzowanego przedstawiciela. Wersje te muszą zawierać (obok tytułu) słowa „Instrukcja oryginalna”, napisane w języku, w którym dana instrukcja została sporządzona. Producent może dostarczyć „Instrukcje oryginalne” w jednym lub więcej językach. Punkt b) dotyczy sytuacji, gdy maszyna jest umieszczona na rynku w kraju członkowskim UE, dla którego producent lub jego autoryzowany przedstawiciel nie przygotował oryginalnych instrukcji. Sytuacja taka może wystąpić np. wtedy, gdy importer, dystrybutor lub użytkownik podejmie inicjatywę umieszczenia maszyny na rynku lub wprowadzenia jej do użytkowania w kraju członkowskim, który nie był pierwotnie przewidziany przez producenta. W takich przypadkach tłumaczenie instrukcji na oficjalny język/języki krajów członkowskich musi być dokonane przez producenta lub jego autoryzowanego przedstawiciela, albo przez osobę, która wprowadza maszynę do obrotu lub użytkowania na dany obszar językowy. W praktyce wymaganie to skutkuje tym, że osoba, która wprowadza maszynę na dany obszar językowy musi albo otrzymać tłumaczenie instrukcji od producenta maszyny lub jego autoryzowanego przedstawiciela, albo – w przypadku braku takiego tłumaczenia instrukcji – przetłumaczyć tę instrukcję samodzielnie (patrz art. 2 pkt i Dyrektywy Maszynowej).

Tłumaczenie instrukcji musi zawierać słowa „Tłumaczenie instrukcji oryginalnej” (w języku danej wersji) oraz dołączoną instrukcję oryginalną. W punkcie c) wyjaśniono, że instrukcja jest jednym ze środków zapobiegających niewłaściwemu użyciu maszyny. Zapis ten implikuje, że producent w instrukcji powinien uwzględnić każdy z aspektów podanych w rozdziale 1.7.4.2 załącznika nr 1 Dyrektywy, jak również mieć i brać pod uwagę wiedzę o tym, na ile dana maszyna jest podatna na niewłaściwe użytkowanie. Wiedza ta powinna być oparta na: • doświadczeniach z wcześniejszą eksploatacją podobnych maszyn, • statystyce wypadków, • wiedzy o możliwych do przewidzenia zachowaniach ludzkich. W punkcie d) wprowadza się rozróżnienie między maszynami przeznaczonymi dla użytkowników nieprofesjonalnych oraz maszynami dla użytkowników profesjonalnych. W przypadku instrukcji dla użytkowników nieprofesjonalnych należy używać języka zrozumiałego dla osób bez specjalistycznego przygotowania technicznego. Należy unikać stosowania specjalistycznej terminologii technicznej. Powyższa uwaga powinna być brana pod uwagę również w przypadku instrukcji dla maszyn, które będą używane zarówno przez profesjonalistów, jak też nieprofesjonalistów.

REKLAMA

Producent bezpieczników topikowych dla elektroniki, energetyki i automatyki oferuje bezpieczniki:

do ochrony półprzewodników (ultraszybkie) przemysłowe trakcyjne, stałoprądowe w wykonaniu morskim oraz górnicze dla średnich napięć w standardach: amerykańskim, brytyjskim, francuskim, europejskim do obwodów fotowoltaicznych subminiaturowe SMD miniaturowe PTC gniazda i podstawy bezpiecznikowe SIBA Polska sp. z o.o. 05-092 Łomianki, ul. Grzybowa 5G tel. 22 8321477, fax 22 8339118 GSM 601241236 e-mail: siba@sibafuses.pl www.siba-bezpieczniki.pl

Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

Temat numeru BEZPIECZEŃSTWO MASZYN

Konkretne wymagania odnośnie zawartości instrukcji Lista wymagań Wykaz elementów instrukcji jest podany w rozdziale 1.7.4.2 załącznika nr 1 Dyrektywy. Rozdział ten obejmuje 22 punkty (a–v). Zgodnie z podanym wykazem instrukcja powinna zawierać: a) firmę i pełny adres producenta i jego upoważnionego przedstawiciela; b) określenie maszyny, które zostało umieszczone na samej maszynie, z wyjątkiem numeru seryjnego (patrz: sekcja 1.7.3); c) deklarację zgodności WE lub dokument przedstawiający treść deklaracji zgodności WE, wskazujący szczegółowe dane dotyczące maszyny, niekoniecznie zawierający numer seryjny i podpis; d) ogólny opis maszyny; e) rysunki, schematy, opisy i objaśnienia niezbędne do użytkowania, konserwacji i naprawy maszyny oraz sprawdzenia prawidłowości jej działania; f) opis stanowiska lub stanowisk pracy, które mogą zajmować operatorzy; g) opis zamierzonego zastosowania maszyny; h) ostrzeżenia dotyczące niedozwolonych sposobów użytkowania maszyn, które, jak to wynika z doświadczenia, mogą mieć miejsce; i) instrukcje montażu, instalacji i łączenia, zawierające rysunki, schematy i sposoby mocowania oraz określenie podwozia lub instalacji, na jakim maszyna ma być zamontowana; j) instrukcje dotyczące instalacji i montażu, mające na celu zmniejszenie hałasu lub drgań; k) instrukcje dotyczące oddania do użytku i eksploatacji maszyny oraz, jeżeli jest to niezbędne, instrukcje dotyczące szkolenia operatorów; l) informacje dotyczące ryzyka resztkowego, istniejącego mimo zastosowania konstrukcji bezpiecznej

z samego założenia, środków zabezpieczających i dodatkowych środków ochronnych; m) instrukcje w sprawie środków ochronnych, jakie musi podjąć użytkownik, we właściwych przypadkach, łącznie z dostarczeniem środków ochrony indywidualnej; n) zasadnicze własności narzędzi, które można stosować w maszynie; o) warunki, w jakich maszyna spełnia wymagania stateczności podczas użytkowania, transportu, montażu, demontażu, postoju, badań czy możliwych do przewidzenia awarii; p) instrukcje mające na celu zapewnienie, że transport, przenoszenie i przechowywanie mogą być przeprowadzane bezpiecznie, z podaniem masy maszyny i jej różnych części, jeżeli są one zazwyczaj transportowane osobno; q) metodę działania, stosowaną w razie wypadku lub awarii; jeżeli występuje prawdopodobieństwo zablokowania, metodę działania stosowaną w celu przeprowadzenia bezpiecznego odblokowania urządzenia; czynności regulacyjnych r) opis i konserwacyjnych, jakie powinien wykonywać użytkownik oraz zapobiegawcze środki konserwacji, jakich należy przestrzegać; s) instrukcje umożliwiające bezpieczne przeprowadzenie regulacji i konserwacji, w tym środki ochronne, jakie należy podjąć w trakcie tych czynności; t) specyfikacje części zamiennych, jakie mają zostać użyte, jeżeli mają one wpływ na zdrowie i bezpieczeństwo operatorów; u) następujące informacje na temat emisji hałasu: • poziom emitowanego ciśnienia akustycznego na stanowiskach pracy, skorygowanego charakterystyką A, jeżeli przekracza on 70 dB (A); jeżeli poziom ten nie przekracza 70 dB (A), fakt ten musi zostać wskazany w instrukcji, • szczytową, chwilową wartość ciśnienia akustycznego na stanowiskach pracy, skorygowaną charakterystyką C, jeżeli przekracza ona 63 Pa (130 dB w stosunku do 20 μPa), • poziom mocy akustycznej maszyny, skorygowany charakterystyką A, jeżeli poziom

Zrobotyzowane stanowisko spawalnicze ze stołem obrotowym – widok od strony obsługi

emitowanego ciśnienia akustycznego na stanowiskach pracy skorygowany charakterystyką A przekracza 80 dB (A). Wartości te muszą być albo faktycznie zmierzone dla danej maszyny, albo ustalone na podstawie pomiarów wykonanych dla technicznie porównywalnej maszyny, reprezentatywnej dla maszyny, która będzie wykonana. W przypadku bardzo dużych maszyn, zamiast poziomu mocy akustycznej z korekcją A, dopuszcza się wskazanie poziomów ciśnienia akustycznego z korekcją A emisji w określonych punktach otoczenia maszyny. W przypadkach niestosowania norm zharmonizowanych, poziomy dźwięku mierzy się przy użyciu metody najbardziej odpowiedniej dla danej maszyny. Ilekroć podane są wartości dotyczące emisji dźwięku, należy określić niepewności pomiarowe tych wartości. Należy opisać warunki pracy maszyny podczas pomiarów i zastosowane metody pomiaru. W przypadku, gdy stanowisko lub stanowiska pracy nie są lub nie mogą zostać określone, poziom ciśnienia akustycznego z korekcją A mierzy się w odległości 1 m od powierzchni maszyny i na wysokości 1,6 m od podłoża lub podestu,

Fot. PIAP

Jeśli maszyna jest przeznaczona na rynek konsumencki i zawiera elementy, które są demontowane do pakowania i transportu, należy szczególną uwagę zwrócić na to, czy instrukcja montażu jest jasna i kompletna oraz czy zawiera wszystkie niebudzące wątpliwości interpretacyjnych wykresy, rysunki lub fotografie (patrz rozdział 1.7.4.2 i załącznika nr 1 Dyrektywy Maszynowej).

Jednakże przeznaczenie maszyny musi być w pełni opisane w instrukcji. Numer seryjny nie jest w instrukcji wymagany, o ile instrukcja producenta odnosi się do modelu lub typu maszyny, nie zaś do indywidualnego produktu. Jeżeli model maszyny ma kilka wariantów wykonania, należy jasno wskazać użytkownikowi, która część instrukcji odnosi się do danego wariantu maszyny. Analogicznie, jeśli instrukcja odnosi się do więcej niż jednego modelu lub typu maszyny, np. jeśli odnosi się do wielu modeli lub typów maszyny należących do tej samej serii, to musi być w niej jasno napisane, która jej część ma zastosowanie do poszczególnych modeli lub typów.

Deklaracja i ogólne informacje

z którego możliwy jest dostęp do maszyny. Podaje się również położenie i wartości najwyższego ciśnienia akustycznego. W przypadku, gdy wspólnotowe dyrektywy szczegółowe określają inne wymagania dotyczące pomiarów ciśnienia akustycznego czy mocy akustycznej, dyrektywy te należy stosować, a odpowiednie przepisy niniejszej sekcji nie mają zastosowania; v) informacje dotyczące promieniowania emitowanego na operatora i osoby narażone, gdy maszyna może emitować promieniowanie niejonizujące, które może zagrozić osobom, w szczególności posiadającym wszczepione aktywne lub nieaktywne urządzenia medyczne.

Fot. PIAP

Objaśnienia zaleceń Podana w Dyrektywie lista nie musi być traktowana jako wyczerpująca. Użyte na wstępie rozdziału wyrażenie „co najmniej” oznacza, że jeśli jakaś informacja, która nie została podana w punktach a–v rozdziału 1.7.4.2 załącznika nr 1 Dyrektywy jest istotna dla bezpiecznego użytkowania maszyny, musi być ona zawarta w instrukcji. Szczegółowe informacje wspomniane w rozdziale 1.7.4.2 są takie same, jak szczegółowe informacje, które muszą być naniesione na maszynę (patrz rozdział 1.7.3).

W punkcie c) podano informacje dotyczące kwestii umieszczania Deklaracji Zgodności EC w instrukcji. Podobnie jak instrukcja, Deklaracja Zgodności EC musi towarzyszyć maszynie (patrz art. 5 pkt 1 Dyrektywy Maszynowej). W celu spełnienia tego wymagania, producent może wybierać między dwiema alternatywami: • podpisana Deklaracja Zgodności EC jest włączona do instrukcji – ten sposób jest właściwy w przypadku, gdy dana maszyna jest produkowana okresowo w małych seriach, • dokument opisujący zawartość Deklaracji Zgodności EC (niekoniecznie zawierający numer seryjny i podpis) jest dołączony do instrukcji – w takim przypadku podpisana Deklaracja Zgodności EC musi być dostarczona osobno (patrz załącznik nr 2 rozdział 1a). Ogólny opis maszyny wspomniany w punkcie d) rozdziału 1.7.4.2 ma umożliwić użytkownikowi zidentyfikowanie podstawowych części maszyny oraz jej funkcji. Punkt e) dotyczy informacji oraz wyjaśnień koniecznych do bezpiecznego użytkowania maszyny, obsługi, napraw oraz sprawdzenia prawidłowości jej funkcjonowania. Bardziej szczegółowe wymagania, dotyczące zawartości instrukcji w tym zakresie, są podane w następnych rozdziałach. Jasne i proste rysunki, diagramy i wykresy oraz tabele są zwykle lepsze niż długie wyjaśnienia opisowe. Załączone ilustracje, wykresy i rysunki powinny być zaopatrzone w konieczne opisy.

Stanowisko i zastosowanie maszyny Punkt f) dotyczy stanowisk pracy operatorów, w tym zagadnień dotyczących np.: • lokalizacji miejsc pracy, • regulacji siedzisk, oparć pod stopy lub innych części maszyny, w celu zapewnienia dobrej pozycji i redukcji drgań przenoszonych na operatora (patrz rozdział 1.1.8 załącznika nr 1 Dyrektywy), • planu rozmieszczenia i identyfikacji urządzeń sterujących i ich funkcji (patrz rozdział 1.2.2 załącznika nr 1 Dyrektywy), • różnych trybów pracy i sterowania oraz środków ochronnych i środków ostrożności dla każdego z tych trybów (patrz rozdział 1.2.5 załącznika nr 1 Dyrektywy), • użycia osłon i urządzeń ochronnych dostosowanych do maszyny, • użycia wyposażenia do gromadzenia lub usuwania szkodliwych substancji lub do zapewnienia dobrych warunków pracy. Punkt g), dotyczący opisu zamierzonego zastosowania maszyny, musi zawierać dokładne informacje odnośnie celów, dla których maszyna została zbudowana. Opis zamierzonego zastosowania maszyny musi podawać ograniczenia zastosowania maszyny, jakie producent brał pod uwagę przy analizie i ocenie ryzyka oraz w projektowaniu i budowie maszyny (patrz punkt h) rozdziału 1.1.1 załącznika nr 1 Dyrektywy). Opis zamierzonego zastosowania maszyny musi odnosić się do wszystkich poszczególnych trybów i faz zastosowania maszyny oraz podawać bezpieczne wartości parametrów, od których zależy bezpieczne użycie maszyny. Parametry takie mogą obejmować np.: • maksymalne obciążenie maszyny podnoszącej, • maksymalne pochylenie gruntu, na którym maszyna mobilna może być używana bez utraty stabilności, • maksymalną prędkość wiatru, przy której maszyna może być bezpiecznie używana na dworze, • maksymalne wymiary przedmiotu obrabianego, • maksymalną prędkość obrotową narzędzia, której przekroczenie powoduje zagrożenie, • typ materiału, który może być bezpiecznie przetwarzany przez maszynę.

Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

Temat numeru BEZPIECZEŃSTWO MASZYN

Punkt h) dotyczy wymagania, aby instrukcja producenta zawierała ostrzeżenia dotyczące dających się w rozsądny sposób przewidzieć niedozwolonych sposobów użytkowania maszyny (patrz punkt i) rozdziału 1.1. oraz punkt c) rozdziału 1.1.2 załącznika nr 1 Dyrektywy). W celu uniknięcia sytuacji niedozwolonego użycia, pomocne jest pokazanie użytkownikowi konsekwencji oraz możliwych skutków niedozwolonego użycia maszyn. Ostrzeżenia przed dającym się w rozsądny sposób przewidzieć, niewłaściwym użyciem maszyny, powinny uwzględniać opinie użytkowników maszyn oraz informacje na temat wypadków lub zdarzeń z udziałem podobnych maszyn w przeszłości.

Prace instalacyjne Punkt i) dotyczy prac, które mają być przeprowadzone podczas albo przed oddaniem maszyny do użytkowania. Instrukcje montażu są konieczne dla maszyn, które nie są dostarczane do użytkownika w postaci gotowej do użytkowania, np. gdy elementy maszyny zostały zdemontowane do celów pakowania i transportu. Szczególną uwagę należy zwrócić na instrukcję montażu, gdy montaż ma być przeprowadzony przez nieprofesjonalnych użytkowników maszyny (patrz punkt c) rozdziału 1.7.4.1). Instrukcje montażu, w przypadku występowania wyposażenia wymiennego, muszą specyfikować typ lub typy maszyny podstawowej, z którą dane wyposażenie wymienne może być bezpiecznie użytkowane i zawierać konieczne instrukcje do bezpiecznego montażu przez użytkownika wyposażenia wymiennego z maszyną podstawową (patrz pkt b) rozdziału 2 załącznika nr 1 Dyrektywy). W przypadku, gdy maszyna jest dostarczana bez systemu napędowego, instrukcja musi zawierać wszelkie niezbędne specyfikacje systemu napędowego, który ma zostać zamontowany, moc oraz sposób podłączenia tego systemu, a także precyzyjną instrukcję jego montażu (patrz rozdział 2a załącznika Dyrektywy). Instrukcja instalacji jest konieczna dla maszyny, która ma być instalowana na podporze stanowiącej część konstrukcji budynku, na fundamencie lub na gruncie, w celu zapewnienia bezpiecznego użytkowania i stabilności. Instrukcja musi specyfikować wymagane wymiary i charakterystyki właściwości nośnych podpór oraz

używane środki do mocowania maszyny do tych podpór. Dla maszyn, które będą instalowane za pomocą maszyn transportowych, instrukcja musi specyfikować pojazdy lub przyczepy, na których maszyny mogą być bezpiecznie instalowane – albo przez odniesienie do ich charakterystyk technicznych, albo w odniesieniu do konkretnego modelu pojazdu (patrz pkt a) art. 2 Dyrektywy). Instrukcja podłączenia musi opisywać środki użyte do zapewnienia bezpiecznego podłączenia maszyny do źródeł energii elektrycznej oraz źródeł innych mediów. Odpowiednie charakterystyki źródeł energii, np. napięcie, moc, ciśnienie albo temperatura, muszą zostać wyspecyfikowane. Bezpieczne podłączenie maszyny do środków usuwania substancji zagrażających, również musi być w instrukcji wyszczególnione, jeśli środki te nie stanowią integralnej części maszyny. Punkt j) dotyczy specyficznych aspektów instrukcji montażu, odnoszących się do redukcji emisji hałasu lub wibracji. W odniesieniu do hałasu instrukcja musi specyfikować właściwy montaż oraz instalację wyposażenia dostarczonego przez producenta maszyny do redukcji emisji hałasu, o ile taki został przewidziany. Instrukcja może też zawierać np. specyfikację fundamentu z odpowiednimi charakterystykami tłumienia drgań.

Użytkowanie maszyny Punkt k) odnosi się do instrukcji maszyny oddawanej do użytku, tzn. maszyny, która we Wspólnocie będzie wykorzystana po raz pierwszy (patrz pkt k) art. 2 Dyrektywy). Instrukcja oddania do użytku powinna wskazywać wszystkie konieczne regulacje, sprawdzenia, kontrole lub testy funkcjonalne, które należy przeprowadzić przed oddaniem maszyny do użytku. Wszystkie procedury, które mają być przestrzegane, powinny być opisane. Te same informacje powinny być udostępniane przy wyłączeniu maszyny z użytkowania, w przypadku przeniesienia maszyny w inne miejsce lub po naprawie głównej. Drugi aspekt instrukcji, do którego odnosi się pkt k) rozdziału 1.7.4.2, dotyczy użytkowania maszyny. Instrukcja musi rozróżniać różne fazy użytkowania maszyny. Powinna ona obejmować (jeśli jest to właściwe) następujące fazy: • normalna praca, ustawienie i regulacja maszyny,

Przykład rozwiązania stanowiska roboczego z owijarką z wykorzystaniem kurtyn ochronnych

• właściwe użycie urządzeń sterujących, osłon i urządzeń ochronnych, • użycie narzędzi specjalnych lub wyposażenia dostarczonego z maszyną (patrz pkt e) rozdziału 1.1.2 ), • wybór i bezpieczne użycie wszystkich trybów pracy lub sterowania (patrz rozdział 1.2.5), • szczególną ostrożność należy zachować w przypadku specjalnych warunków użytkowania maszyny. Trzeci aspekt, odnoszący się do punktu k) rozdziału 1.7.4.2, dotyczy szkoleń operatora. Producent maszyny musi wskazać, jakie specjalistyczne szkolenia są wymagane do bezpiecznego użytkowania maszyny. Zazwyczaj jest to konieczne w przypadku maszyn przeznaczonych do stosowania przez profesjonalnych użytkowników. Producent maszyny nie jest zobowiązany przepisami do zapewnienia pełnego programu szkolenia lub też zamieszczenia podręcznika szkolenia w instrukcji maszyny. Niemniej jednak instrukcja maszyny może wskazywać ważne aspekty, które muszą być zawarte w szkoleniu operatora, w celu pomocy pracodawcy w wypełnieniu jego obowiązku właściwego przeszkolenia operatora. Z tego względu należy brać po uwagę, że dla określonych kategorii maszyn szkolenie operatora oraz programy szkoleniowe mogą być przedmiotem narodowych regulacji prawnych,

Fot. PIAP

Ostrzeżenia

przeszkolonych i autoryzowanych operatorów, • podjęcie decyzji o zastosowaniu odpowiednich środków ochrony osobistej. Należy zaznaczyć, że wybór, decyzja oraz zastosowanie środków ochrony osobistej są w gestii pracodawcy i mają prawną podstawę w przepisach prawa krajowego, wdrażających dyrektywę 89/656/EEC. Jednak instrukcja producenta maszyny może wskazywać typ środków ochronnych, których należy użyć w celu zabezpieczenia się przed ryzykiem szczątkowym pochodzącym z maszyny, np. jeśli maszyna jest wyposażona w urządzenia kotwiczenia, w celu przyłączenia środka ochrony osobistej dla zabezpieczenia przed upadkiem z wysokości, odpowiedni środek ochrony osobistej musi zostać wyspecyfikowany w instrukcji (patrz rozdział 6.3.2 załącznika nr 1 Dyrektywy).

Dodatkowe narzędzia

wdrażających dyrektywę 2009/104/WE (patrz art. 15 Dyrektywy Maszynowej). W uzupełnieniu do informacji podstawowych lub szkoleń przewidzianych w instrukcji pewni producenci maszyn mogą oferować użytkownikom usługi szkolenia operatorów, jednak usługi takie są poza zakresem obowiązków producenta wynikających z Dyrektywy Maszynowej.

Fot. PIAP

Dodatkowe zasady bezpieczeństwa Punkty l) oraz m) dotyczą zasad bezpieczeństwa kompleksowego (patrz pkt b) rozdziału 1.1.2 załącznika nr 1 Dyrektywy). Zgodnie z wymaganiami punktu l) rozdziału 1.7.4.2 l), instrukcja musi zawierać jasne oświadczenia, odnoszące się do każdego ryzyka, które nie zostało dostatecznie ograniczone przez bezpieczną z samego założenia konstrukcję maszyny lub przez zastosowane przez producenta techniczne środki ochronne. Celem tej informacji jest wskazanie użytkownikowi miejsc zastosowania środków ochronnych wspomnianych w punkcie m) rozdziału 1.7.4.2. Środki, które są w tym celu wyspecyfikowane w instrukcji, mogą zawierać np.: • użycie dodatkowych ekranów lub osłon na stanowisku pracy, • organizację systemu bezpiecznej pracy, • zastrzeżenia dotyczące wykonywania pewnych zadań tylko przez

Punkt n) dotyczy instrukcji narzędzi, które nie są na stałe połączone z maszyną i mogą być zmieniane przez użytkownika. Narzędzia takie nie są rozumiane jako część maszyny (patrz pkt b) rozdziału 2 dyrektywy), jednak bezpieczne użytkowanie maszyny okresowo zależy od zamocowania i użytkowania narzędzia. Dlatego instrukcja musi określać charakterystyki narzędzia, od których zależy ich bezpieczne użytkowanie. Jest to szczególnie ważne w przypadku szybko przemieszczających się lub szybkoobrotowych narzędzi. Istotne są tu środki stosowane w celu uniknięcia zagrożenia na skutek rozpadnięcia i wyrzucenia (siłą odśrodkową) odłamków z narzędzia lub też na skutek wyrzucenia samego narzędzia (patrz rozdziały 1.3.2 i 1.3.3 załącznika nr 1 Dyrektywy). Istotne parametry narzędzi mogą dotyczyć np.: • maksymalnych i minimalnych wymiarów narzędzi, • materiałów i elementów wchodzących w skład narzędzi, • wymaganych kształtów lub innych istotnych właściwości konstrukcji narzędzi, • kompatybilności narzędzi z uchwytem.

Stabilność i przemieszczanie maszyny Punkt o) rozdziału 1.7.4.2 wiąże się z wymaganiami podanymi w rozdziałach 1.3.1, 2.2.1, 3.4.1, 3.4.3, 4.1.2.1, 4.2.2, 5.1 oraz 6.1.2

załącznika nr 1 Dyrektywy, dotyczącymi stabilności konstrukcji maszyny. W szczególności, gdy stabilność maszyny zależy od przestrzegania pewnych ograniczeń podczas jej użytkowania, np. od maksymalnego pochylenia gruntu, maksymalnej prędkości wiatru, maksymalnego wychylenia lub pozycji pewnych elementów maszyny, wówczas ograniczenia te muszą zostać w instrukcji wyspecyfikowane. W instrukcji powinny być również podane niezbędne wyjaśnienia dotyczące odpowiednich środków ochronnych i ostrzegawczych, zastosowanych w maszynie oraz sposoby, jak unikać sytuacji zagrożenia. W instrukcji musi być również wyjaśnione, w jaki sposób zapewnić stabilność maszyny lub jej części w innych fazach życia maszyny (patrz punkt a) rozdziału 1.1.2 Dyrektywy). Jeśli w tych fazach życia maszyny są wymagane szczególne środki, to powinny być one w instrukcji wyspecyfikowane. Punkt p) dotyczy wymagań odnoszących się do operacji przemieszczania maszyny oraz jej części (patrz rozdział 1.1.5 załącznika nr 1). Instrukcje dotyczące bezpiecznego transportu, przemieszczania oraz magazynowania maszyny i jej części, które są przeznaczone do osobnego transportowania powinny zawierać (jeśli ma to zastosowanie): • instrukcje dotyczące bezpiecznych operacji ręcznego przemieszczania maszyny lub tych jej części, które mogą być przemieszczane (przenoszone) za pomocą ludzkich rąk, • instrukcje wykorzystania zaczepów na maszynie w celu jej podnoszenia, z podaniem informacji dotyczących masy maszyny i innych części, które mają być transportowane, • instrukcje dotyczące zapewnienia stabilności maszyny oraz jej części podczas transportu i magazynowania, w tym zawierającej opis użycia do tego celu specjalnego wyposażenia, • opis specjalnego ułożenia niebezpiecznych narzędzi lub części podczas ich przenoszenia.

Potencjalne problemy i regulacja maszyny Punkt q) wymaga od producenta maszyny brania pod uwagę wystąpienia potencjalnie możliwych sytuacji wadliwego działania maszyny w przyszłości. Konieczne jest opracowanie i wyspecyfikowanie procedur oraz środków,

Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

Temat numeru BEZPIECZEŃSTWO MASZYN

Konserwacja i części zamienne Punkt s) dotyczy wymagań, które wymienione zostały w rozdziałach od 1.6.1 do 1.6.5 załącznika nr 1, a które dotyczą konserwacji maszyny. Instrukcja musi wyszczególniać konieczne

metody i procedury, które mają być zastosowane w celu zapewnienia bezpiecznego wykonania czynności regulacyjnych oraz konserwacyjnych. Instrukcja konserwacji powinna zawierać (jeśli ma to zastosowanie): • informacje dotyczące odłączania źródeł energii, sposób zabezpieczenia tego odłączania, stosowane zabezpieczenia; informację o sposobie rozproszenia energii pozostającej w maszynie oraz sprawdzenia bezpiecznego stanu maszyny (patrz rozdział 1.6.3 załącznika nr 1), • informacje dotyczące zastosowanych środków w celu zapewnienia bezpieczeństwa czynności konserwacyjnych, które muszą być wykonane, gdy maszyna jest w ruchu; • metody, które mają być zastosowane do bezpiecznego usunięcia lub wymiany części (patrz rozdział 1.6.1 załącznika nr 1), • zabezpieczenia, które mają być zastosowane podczas czyszczenia wewnętrznych części, które zawierają niebezpieczne substancje (patrz rozdział 1.6.5 załącznika nr 1), • sposoby dostępu do obszarów, w których niezbędna jest interwencja w trakcie obsługi, regulacji i naprawy (patrz rozdział 1.6.2 załącznika nr 1). Punkt t) dotyczy informacji w instrukcji o stosowanych częściach zamiennych. Ogólnie rzecz ujmując, zaopatrzenie w części zamienne nie jest przedmiotem Dyrektywy Maszynowej. Może być przedmiotem uzgodnień kontraktowych między producentem a użytkownikiem maszyny. Niemniej, jeśli może wystąpić problem wymiany zużytych lub zniszczonych części w celu zabezpieczenia zdrowia i bezpieczeństwa, to w instrukcji musi być zawarta specyfikacja używanych do tego celu odpowiednich części zamiennych. Do części zamiennych mogą należeć:

Przykład pulpitu sterującego

• osłony stosowane w mechanicznych, odłączanych urządzeniach przeniesienia napędu (patrz rozdział 3.4.7 załącznika nr 1), • elastyczne osłony podlegające zniszczeniu na skutek używania (patrz rozdział 2.4.1), • filtry systemów dostarczających czyste powietrze do miejsc pracy operatorów (patrz rozdziały 1.1.7 i 3.5.3), • osprzęt do podnoszenia (patrz rozdziały 4.1.2.4 i 4.1.2.5), • osłony i ich elementy mocujące oraz urządzenia ochronne, używane do zatrzymywania wyrzucanych przedmiotów lub części z maszyny (patrz rozdział 1.4.1).

Emisja hałasu i promieniowania Punkt u) dotyczy informacji podawanych przez producenta w instrukcji dotyczącej poziomu emisji hałasu powodowanego pracą maszyny. Podawanie takiej informacji ma na celu: • ułatwić użytkownikowi wybór maszyny, w której emisja hałasu jest zredukowana do określonego poziomu, • dostarczyć konkretne, użyteczne informacje do szacowania i oceny ryzyka na stanowisku pracy przez pracodawcę, do czego jest on zobowiązany przepisami wynikającymi z art. 4 Dyrektywy 2003/10/EC. Należy zaznaczyć, że informacje dotyczące emisji hałasu, podawane przez producenta maszyny (nazywane też „deklaracją producenta dotyczącą emisji hałasu maszyny”), dają jedynie ogólne informacje o udziale maszyny w ogólnym poziomie hałasu na stanowisku pracy. Poziom hałasu, na jaki jest narażony operator maszyny na hali produkcyjnej zależy od wielu czynników i nie może być w prosty sposób redukowany przez instalację maszyny, dla której producent deklaruje niski poziom hałasu (patrz rozdział 1.5.8). Informacje dotyczące emisji hałasu emitowanego przez maszynę, które podaje producent zawierają trzy różne wartości emisji hałasu, wynikające z różnych sposobów pomiaru: 1. Poziom emitowanego ciśnienia akustycznego na stanowisku pracy, skorygowanego charakterystyką A, jeżeli przekracza on 70 dB (A); jeżeli poziom ten nie przekracza 70 dB, to fakt ten musi zostać podany w instrukcji. 2. Szczytowa chwilowa wartość ciśnienia akustycznego na stanowisku pracy, skorygowana charakterystyką C,

Fot. PIAP

które mają na celu umożliwienie działania operatora w sytuacjach krytycznych. Środki, które mają zostać wyspecyfikowane, dotyczą metod używanych do ratowania poszkodowanych osób, przywoływania pomocy lub ratowania uwięzionych osób (patrz rozdział 1.5.14 załącznika nr 1 Dyrektywy). Instrukcje muszą również opisywać metodę postępowania, która będzie zastosowana w przypadku blokady ruchomych części maszyny oraz wyjaśniać użycie przeznaczonych do tego celu środków ochronnych lub narzędzi (patrz rozdział 1.3.7). Punkt r) wymaga od producenta maszyny zamieszczenia w instrukcji opisu regulacji oraz operacji obsługowych, które mają być wykonywane przez użytkownika maszyny. W szczególności instrukcja powinna specyfikować czynności regulacyjne i obsługowe, które muszą być wykonywane oraz wskazać częstość wykonywania tych czynności. Instrukcja musi podawać listę elementów lub części maszyny, które muszą podlegać regularnej kontroli w celu wykrycia nadmiernego ich zużycia. Muszą być podane: częstość tych kontroli (liczona liczbą cykli pracy maszyny, po jakich taka kontrola ma zostać przeprowadzona), rodzaj niezbędnych kontroli lub testów oraz rodzaj wyposażenia, które ma być zastosowane do przeprowadzenia tych kontroli. Muszą też być podane kryteria do przeprowadzenia naprawy zużytych części lub ich wymiany (patrz rozdział 1.3.2 załącznika nr 1).

E!IIPL-IL/05/02/2013 Robotized Welding With Use of New Generation of Hybrid System Based on Super Heavy Duty Super MIG Concept.

Wojciech J. Klimasara Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP

Normy i dokumenty powiązane

Szafa sterująca stanowiskiem oraz szafa sterująca robota z panelem programowania; strefa niebezpieczna jest odgrodzona

jeżeli przekracza 63 Pa (130 dB w stosunku do 20 µPa). 3. Poziom mocy akustycznej maszyny skorygowany charakterystyką A, jeżeli poziom emitowanego ciśnienia akustycznego na stanowiskach pracy skorygowany charakterystyką A przekracza 80 dB (A). Punkt v) rozdziału 1.7.4.2 załącznika nr 1 Dyrektywy dotyczy informacji podawanej w instrukcji na temat promieniowania niejonizującego, emitowanego przez maszynę na operatora i osoby narażone (patrz rozdział 1.5.10 załącznika nr 1 Dyrektywy). Informacje o istocie emisji tego promieniowania powinny być zawarte w instrukcji. Promieniowanie to może zagrozić osobom mającym wszczepione urządzenia medyczne, ponieważ może zakłócać ich pracę.

Fot. PIAP

Inne dokumenty Informacje dotyczące zawartości instrukcji można znaleźć również w normach typu C, odnoszących się do poszczególnych kategorii maszyn. Normy te nie dają wskazówek, jak sporządzić prawidłową instrukcję i jaka powinna być jej postać. Ogólne wskazówki dotyczące tworzenia instrukcji podaje norma zharmonizowana PN-EN ISO 12100:2012P: „Bezpieczeństwo maszyn. Ogólne zasady projektowania. Ocena ryzyka i zmniejszenie ryzyka” i norma PN-EN 82079-1:2013-05E: „Przygotowanie instrukcji użytkowania. Struktura, zawartość i sposób prezentacji. Część 1: Zasady ogólne i wymagania

szczegółowe.” Zawierają wiele informacji przydatnych podczas projektowania formy instrukcji.

Wnioski Opracowana instrukcja producenta maszyny, spełniająca zasadnicze wymagania podane w załączniku nr 1 Dyrektywy, stanowi ważny i nieodzowny element dokumentacji, dotyczącej bezpieczeństwa maszyny. Instrukcja ta musi być przygotowana przez producenta maszyny (lub jego uprawomocnionego przedstawiciela) przed wprowadzeniem maszyny do obrotu lub użytkowania. Przygotowanie instrukcji, zwłaszcza w przypadku złożonych maszyn lub instalacji produkcyjnych, jest zagadnieniem złożonym i pracochłonnym. Zasadnicze wymagania dotyczące instrukcji producenta, podane w Dyrektywie, koncentrują się na treści instrukcji. Mniejszą uwagę zwrócono na formę opracowania instrukcji. Podczas prac związanych z przygotowaniem instrukcji należy mieć przede wszystkim na uwadze zasadnicze wymagania podane w dyrektywie oraz wymagania podane w normie PN-EN ISO 12100:2012P. Podczas projektowania formy instrukcji można również posiłkować się wskazówkami podanymi w normie PN-EN 82079-1:2013-05E. Właściwie przygotowana instrukcja jest ważnym elementem budowania dobrych relacji biznesowych między producentem maszyny i jej użytkownikiem. Niniejsza praca powstała w ramach projektu Eureka nr:

1. Dyrektywa 2006/42/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 17 maja 2006 r. w sprawie maszyn, zmieniająca dyrektywę 95/16/WE (przekształcenie), Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej 9.6.2006. 2. Dyrektywa 2009/104/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 16 września 2009 r., dotycząca minimalnych wymagań w dziedzinie bezpieczeństwa i higieny użytkowania sprzętu roboczego przez pracowników podczas pracy. Druga dyrektywa szczegółowa w rozumieniu art. 16 ust.1 dyrektywy 89/391/EWG. 3. Dyrektywa PPE 89/656/EWG Rady z dnia 30 listopada 1989 r. w sprawie minimalnych wymagań w dziedzinie bezpieczeństwa i ochrony zdrowia pracowników korzystających z wyposażenia ochronnego. Trzecia dyrektywa szczegółowa w rozumieniu art.16 ust. 1 dyrektywy 89/391/EWG. 4. Dyrektywa 2003/10/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 6 lutego 2003 r. w sprawie minimalnych wymagań w zakresie ochrony zdrowia i bezpieczeństwa, dotycząca narażenia pracowników na ryzyko spowodowane czynnikami fizycznymi (hałasem). 17. dyrektywa szczegółowa w rozumieniu art.16 ust. 1 dyrektywy 89/391/EWG. 5. Guide to application of the Machinery Directive 2006/42/EC. 2nd Edition June 2010. General Editor Ian Frazer. European Commision. Enterprise and Industry. 6. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 21 października 2008 r . Dziennik Ustaw Nr 199, poz. 1228. 7. PN-EN ISO 12100:2012P: Bezpieczeństwo maszyn. Ogólne zasady projektowania. Ocena ryzyka i zmniejszenie ryzyka. 8. PN-EN 82079-1:2013-05E: Przygotowanie instrukcji użytkowania. Struktura, zawartość i sposób prezentacji. Część 1: Zasady ogólne i wymagania szczegółowe.

Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

Temat numeru Bezpieczeństwo maszyn

AZM 300 – blokada bezpieczeństwa Indywidualne kodowanie i regulacja siły zatrzasku

W ofercie Grupy Schmersal jest innowacyjna elektromagnetyczna blokada bezpieczeństwa, której konstrukcję oparto na nietypowej

z zawiasami po lewej lub prawej stronie oraz w osłonach przesuwnych. Inną zaletą prezentowanego rozwiązania jest brak konieczności stosowania dodatkowych komponentów, takich jak odboje lub zatrzaski. Funkcjonalności te są już zintegrowane z blokadą, co z pewnością docenią producenci maszyn i linii produkcyjnych.

Fot. Schmersal-Polska

zasadzie działania.

Już na pierwszy rzut oka blokada AZM 300 znacząco różni się od urządzeń tego typu oferowanych dotychczas na rynku. Innowacyjny system ryglowania w formie krzyża maltańskiego umożliwia aktywację blokady w trzech płaszczyznach. Dzięki temu rozwiązaniu jedna i ta sama wersja blokady może być wykorzystywana w osłonach uchylnych

Promocja

AZM 300 ma także inną przydatną opcję – regulowanie siły zatrzasku, tj. niezwiązaną z bezpieczeństwem funkcję przytrzymywania drzwi, gdy blokada nie jest zaryglowana. Dzięki temu urządzenie można łatwo dopasować do indywidualnych wymagań. W nowej blokadzie innowacyjna jest nie tylko konstrukcja mechaniczna. Również w zakresie elektroniki wykorzystano najnowsze technologie. Użytkownik może wybierać spośród dostępnych trzech rodzajów kodowania, a zin-

wersja wymaga zastosowania aktywatora, z którym blokada została skojarzona przy pierwszym uruchomieniu. Użytkownik może wybrać wariant kodowania najbardziej odpowiedni do swojej aplikacji. Jest to duże udogodnienie. Jak wykazują badania, nieuprawniona manipulacja w systemie bezpieczeństwa nadal pozostaje bardzo istotnym problemem. Stosowanie blokad z indywidualnie kodowanymi aktywatorami oczywiście nie wyklucza całkowicie takich działań, ale znacznie je utrudnia.

Blokady AZM300, łatwe do zamontowania na drzwiach niemal każdej konstrukcji, pasują też do systemów profili aluminiowych

Czujnik RFID

Zderzak

Fot. Schmersal-Polska

tegrowany czujnik RFID wykrywa zastosowany rodzaj kodowania aktywatora. W wersji podstawowej czujnik akceptuje każdy aktywator. Druga, kodowana wersja zadziała jedynie przy wykorzystaniu indywidualnie kodowanego aktywatora. Procedura parowania aktywatora z blokadą może być wielokrotnie powtarzana. Ostatnia dostępna

Nowa elektromagnetyczna blokada bezpieczeństwa spełnia wymagania PLe wg normy PN-EN ISO 13849 1 oraz SIL 3. Przy projektowaniu wykorzystano m.in. konkretne wymagania zgłaszane przez producentów maszyn i linii pakujących, którzy poszukiwali kompaktowej blokady o szerokim wachlarzu zastosowań, z możliwością

użycia kodowanych aktywatorów i regulowaną siłą zatrzasku. Ponieważ potrzeby klientów z branży opakowań często są podobne do tych zgłaszanych przez odbiorców z branży spożywczej, projektanci dostosowali nową blokadę do wysokich wymagań higienicznych. Obudowa urządzenia i aktywator zostały wykonane z elementów o zaokrąglonych krawędziach, by uniemożliwić gromadzenie się na nich osadu. Dodatkowo blokada AZM 300 jest odporna na działanie większości detergentów, a dzięki wysokiemu stopniowi ochrony IP69K sprawdzi się w zastosowaniach, w których obowiązują wysokie wymagania higieniczne.

SCHMERSAL-POLSKA sp.j. Blokadę AZM300 z rodziny CSS/RSS można łączyć szeregowo z innymi elementami tej rodziny

ul. Baletowa 29 02-867 Warszawa tel. 22 250 88 01 www.schmersal.pl

Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

Temat numeru BEZPIECZEŃSTWO MASZYN

Roboty KUKA i SIMATIC Safety Roboty przemysłowe firmy KUKA to popularne i uniwersalne maszyny. Dzięki implementacji zaawansowanych funkcji bezpieczeństwa ich praca nie powoduje zagrożenia zdrowia ani życia. W artykule zaprezentowano przykład wdrożenia, w którym roboty KUKA korzystają z systemu bezpieczeństwa SIMATIC Safety. Robot spawalniczy KUKA KR16 HW

Roboty przemysłowe Możliwości robotów są praktycznie nieograniczone. Maszyny te są stosowane tam, gdzie z uwagi na ciężkie warunki pracy lub wymaganą wysoką precyzję manipulacji przedmiotami, człowiek po prostu się nie sprawdza. Wszędzie, gdzie proces produkcyjny wymaga częstego rekonfigurowania produkcji lub gdzie stopień skomplikowania ruchów wymagałby budowy ciągle nowych,

Promocja

złożonych i kosztownych maszyn, robot sprawdza się doskonale. Łatwość obsługi, nieograniczona rekonfigurowalność i wysoka wydajność pracy sprawiają, że firmy bardzo często sięgają po takie rozwiązanie.

Bezpieczeństwo Roboty przemysłowe są urządzeniami, które za pomocą swojego ramienia wykonują manipulacje w osiach XYZ. W trakcie pracy element ten może stanowić zagrożenie dla ludzi lub przedmiotów, które znajdą się w jego zasięgu. Roboty są więc maszynami, które (tak jak i wszystkie inne) muszą spełniać wymagania Dyrektywy Maszynowej, także w zakresie bezpieczeństwa osób, mienia i środowiska (otoczenia). Każdy robot ma dwustopniowy system,

Szafa sterownicza robota wraz z dotykowym kontrolerem SmartPad

Fot. KUKA

Niemiecka firma KUKA jest światowym liderem w produkcji robotów przemysłowych. Jej główna siedziba znajduje się w Augsburgu. Po wielu latach ciężkiej pracy i rozwoju firma może poszczycić się posiadaniem przedstawicielstw na wszystkich kontynentach, a jej roboty są znane na całym świecie.

zapewniający bezpieczeństwo jego pracy. Pierwszy podsystem obejmuje programowe ograniczenie ruchów – to opatentowany przez KUKA system programowanej strefy bezpiecznej pracy, której naruszenie przez ramię powoduje natychmiastowe zatrzymanie pracy robota. Jest to mechanizm lokalny, zabezpieczający tylko stanowisko danego robota. W dużych zakładach często jest zainstalowanych kilka lub nawet więcej robotów, których praca jest wzajemnie od siebie uzależniona – sprzężona. Oprócz zabezpieczeń lokalnych, układ sprzężonych robotów wymaga ich wzajemnej koordynacji lub synchronizacji, także w zakresie bezpieczeństwa. Często jeden element zabezpieczający (np. kurtyna) musi oddziaływać na kilka maszyn. Z tego względu lokalny, programowy system bezpieczeństwa robota wymaga podłączenia go do zewnętrznego systemu nadrzędnego, który będzie synchronizował pracę robota lub wielu wzajemnie zależnych od siebie robotów.

SIMATIC Safety Prezentujemy przykład aplikacji, w której użyto robota firmy KUKA, a do zapewnienia bezpieczeństwa jego pracy wykorzystano system SIMATIC Safety. W przykładowym projekcie na kontroler nadrzędny bezpieczeństwa robota wybrano sterownik klasy ET200S IM151-8 fail-safe. Komunikacja między robotem a sterownikiem odbywa się przez sieć PROFINET. W układzie sterującym robota wszystkie elementy zabezpieczające (grzyby awaryjnego wyłączenia, czujniki położenia

Szafa sterownicza – wygląd wnętrza

osłon bezpieczeństwa i kurtyny świetlne) są podłączane bezpośrednio do komputerów sterujących robotem. Elementy te, poprzez system bezpieczeństwa PC i PROFIsafe, zarządzają kontrolerem ET200S. Ten, dysponując danymi z wszystkich robotów, na podstawie zaprogramowanego algorytmu zabezpieczającego (blokady pracy, ochrona operatora) decyduje, czy i który robot zatrzyma się, gdy naruszone zostały jego warunki bezpiecznej pracy.

Opisywaną aplikację sterowania wykonano w środowiskach STEP7 v5.5 i S7 Distributed Safety firmy Siemens. Biblioteki PN dla STEP7 i PROFIsafe wykonał dział R&D KUKA i zostały one dostarczone klientowi wraz z robotem. Zdefiniowano następujące funkcje zabezpieczające: • gwarantowane zatrzymanie robota w przypadku otwarcia bramki wejściowej do strefy pracy, • gwarantowane zatrzymanie robota w przypadku naciśnięcia przycisku awaryjnego (grzyba), • gwarantowane zatrzymanie robota w przypadku naruszenia stref bezpieczeństwa, • synchronizacja pracy robotów linii przemysłowej, zapewniająca bezpieczeństwo produktów.

Marcin Lis KUKA Roboter CEE GmbH Sp. z o.o. Oddział w Polsce Fot. KUKA

ul. Porcelanowa 10 40-246 Katowice tel. 32 730 32 14 32 730 32 13

Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

BEZPIECZEŃSTWO MASZYN Temat numeru

Przyciski awaryjnego zatrzymania z podświetleniem LED Firma Turck wprowadziła do oferty nowe, podświetlane przyciski awaryjnego zatrzymania, w których zaimplementowano innowacyjną funkcję pracy grupowej.

Odpowiedni poziom wiedzy oraz posiadanie aktualnych i najświeższych informacji to klucz do sukcesu w praktycznie każdej dziedzinie życia. Jeżeli przełożymy tę regułę na grunt systemów bezpieczeństwa, które są odpowiedzialne za ochronę życia ludzkiego, to zyska ona tym większą wagę. Dlatego na rynku pojawiają się coraz to nowsze komponenty, oferujące dodatkowe funkcje kontroli i diagnostyki, tworząc coraz bardziej skomplikowane rozwiązania, wymagające rozległej wiedzy na temat programowania, podłączenia czy procesu uruchomienia.

Fot. Turck

Przyciski z sygnalizacją Będąc otoczonym zaawansowanymi technologiami, często zapomina się o prostych rozwiązaniach, które mogą przynieść nieproporcjonalnie duże korzyści. Jednym z przykładów takich rozwiązań jest przycisk awaryjnego zatrzymania z podświetleniem LED. Sygnalizacja zadziałania przycisku E-stop to jeden z wymogów stawianych przez normy bezpieczeństwa, jednak rewolucyjnym podejściem jest zintegrowanie sygnalizacji świetlnej z obudową w sposób prezentowany przez firmę Turck. Pracownik znajdujący się w pobliżu urządzenia nie tylko może go wykorzystać do awaryjnego zatrzymania w sytuacji niebezpiecznej, ale równocześnie może określić stan linii produkcyjnej na podstawie koloru jasnego, doskonale widocznego wskaźnika LED przycisku. Stan bezpieczny sygnalizowany jest kolorem żółtym. Po wciśnięciu przycisku wskaźnik zmienia kolor Promocja

na czerwony, migający. Wprowadzono jednak jeszcze jeden kolor sygnalizacji, związany z najbardziej istotną funkcją przycisku.

Praca w grupie Najważniejszą funkcją przycisku jest praca w grupie, z możliwością ustanowienia wspólnej sygnalizacji LED. Użycie przycisku awaryjnego zatrzymania nie tylko powoduje zmianę jego sygnalizacji na czerwoną, migającą, ale również ma wpływ na zmianę koloru wskaźnika na czerwony (dla kontrastu – świecący w sposób stały), w każdym innym powiązanym przycisku. Dzięki temu możliwa jest szybka i niezawodna lokalizacja aktywowanego urządzenia. Zalety takiego rozwiązania są bezdyskusyjne w obliczu zagrożenia, gdzie każda sekunda może decydować nawet o życiu lub śmierci. Każdy pracownik, w którego sąsiedztwie znajduje się omawiany przycisk awaryjnego zatrzymania firmy Turck może ocenić stan bezpieczeństwa danej linii produkcyjnej czy maszyny. Zmiana koloru sygnalizacji umożliwia natychmiastową reakcję, a poszukiwania aktywnego przycisku, dzięki sygnalizacji LED, ograniczają się do jednego krótkiego spojrzenia w celu weryfikacji zadziałania. Dzięki temu są również zredukowane kosztowne przestoje, wynikłe z konieczności wyszukiwania przyczyn zatrzymania produkcji. Co więcej, sygnalizację świetlną można powiązać nie tylko ze stanem przycisków awaryjnego zatrzymania danej grupy urządzeń, ale również z pracą innych urządzeń bezpieczeństwa.

Dodatkowe funkcje przycisków Każdy przycisk awaryjnego zatrzymania z sygnalizacją LED ma wejście statusu, uruchamiające czerwony kolor wskaźnika świetlnego. Przyciski zostały wyposażone w niedużą obudowę z przemysłowym złączem M12. Dzięki temu możliwe jest szybkie i bezproblemowe połączenie za pomocą specjalnie do tego celu przygotowanych, konfekcjonowanych przewodów i trójników. W efekcie oszczędza się czas oraz eliminuje możliwość wystąpienia przypadkowego błędu w trakcie łączenia, czego skutki w aplikacjach bezpieczeństwa mogłyby być bardzo poważne. Zwarta obudowa o wysokim stopniu ochrony IP65 zapewnia dużą szczelność. Nie ma konieczności samodzielnego składania obudowy, tak więc również w tym przypadku oszczędza się czas oraz wyklucza ryzyko dostania się zanieczyszczeń do środka obudowy. Nowe przyciski awaryjnego zatrzymania z podświetleniem LED to rozwiązanie zwiększające bezpieczeństwo linii produkcyjnej i jako takie przeznaczone są do aplikacji przemysłowych wszędzie tam, gdzie człowiek może być narażony na niebezpieczeństwo, a zmniejszenie zaistniałego ryzyka jest priorytetem.

Andrzej Dwojak TURCK Sp. z o.o. tel. 77 443 48 00 e-mail: poland@turck.com www.turck.pl

Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

Aplikacje PRZEMYSŁ MASZYNOWY

Przemysłowy Instytut Automatyki

kołnierzowych, przeznaczonych

Z każdej takiej sprężyny uzyskuje się kilka elementów, przypominających wielkie podkładki sprężyste. Te „podkładki” są umieszczane pod prasą, gdzie po ściśnięciu zostają zespawane. Właśnie do tej części procesu produkcyjnego, tzn. cięcia sprężyn i spawania „podkładek”, potrzebne było zrobotyzowane stanowisko. Dalsza część procesu polega na powtórnym ściśnięciu elementu pod inną prasą dla zgrubnego zniwelowania nierówności, a następnie na końcowej obróbce przy użyciu obrabiarki numerycznej.

dla górnictwa podziemnego węgla

Wielofunkcyjne stanowisko

i Pomiarów PIAP wykonał dla Zakładów Produkcyjnych B-D w Zawierciu zautomatyzowaną linię do produkcji elementów wysokociśnieniowych rur

kamiennego i miedzi. Projekt był współfinansowany przez Unię Europejską z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Śląskiego na lata 2007-2013.

W Zakładach Produkcyjnych B-D w Zawierciu produkowane są tzw. rury kołnierzowe stosowane w górnictwie. Termin „produkcja rur” jest nieco na wyrost, ponieważ zakłady te nie produkują rur jako takich, tylko kupują je gotowe w innej fabryce. Na miejscu rury są cięte na określony wymiar. Następnie na każdą z nich operatorzy nakładają po dwa pierścienie z wywierconymi otworami, a do wylotów przyspawywane są kołnierze. Elementy te umożliwiają łączenie rur w gotowy rurociąg. Pierścienie i kołnierze są produkowane na miejscu. Proces produkcyjny obu tych elementów polega na skręcaniu z płaskownika ogromnych sprężyn, które następnie są cięte palnikami.

Promocja

Zakłady Produkcyjne B-D w Zawierciu produkują wiele różnych rodzajów pierścieni i kołnierzy, ale kontrakt zawarty z PIAP przewidywał, że stanowisko będzie służyło do produkcji czterech różnych elementów: dwóch rodzajów pierścieni i dwóch rodzajów kołnierzy, różniących się średnicami. Utrudnienie stanowił fakt, że elementy o tych samych średnicach mogły być produkowane z płaskownika o różnej grubości. Ponadto samo stanowisko miało być na tyle uniwersalne, aby w przyszłości, bez przeróbek mechanicznych, mogło obsługiwać

produkcję innych elementów niż zapisano w umowie. W szczególności miało pozwalać na spawanie elementu o średnicy rzędu 40 cm. Prace projektowe i wykonawcze rozpoczęły się w połowie 2011 r. Przyjęto założenie, że stanowisko będzie składało się z dwóch niezależnych części: osobno do cięcia sprężyn i osobno do spawania elementów, przy czym obie części będzie obsługiwał ten sam nadrzędny układ sterowania i obie będą chronione tym samym systemem bezpieczeństwa. Rozmieszczenie poszczególnych elementów stanowiska pokazano na rys. 1. W górnej części znajdują się dwa roboty KR5 ARC HW firmy KUKA z zamontowanym osprzętem spawalniczym Fronius TPS 4000. Przed robotem widocznym z lewej strony umieszczono stolik spawalniczy ST3, a przed robotem z prawej strony – czterokolumnową prasę firmy Brydex o nacisku 160 ton. W dolnej części schematu pokazano skonstruowany przez PIAP ośmiopozycyjny stół obrotowy ST2, służący do podawania przeznaczonych do zespawania elementów. Centralną

Fot. 1. Rury kołnierzowe na stanowisku montażowym

Fot. J. Dunaj (PIAP)

Zrobotyzowane stanowisko do cięcia sprężyn i spawania pierścieni

Fot. J. Dunaj (PIAP)

Rys. 1. Schemat rozmieszczenia poszczególnych elementów stanowiska

część stanowiska zajmuje robot manipulacyjny KR100‑3comp firmy KUKA, którego zadaniem jest przekładanie obrabianych elementów między stołem ST2, prasą, stołem spawalniczym ST3 a pojemnikiem na pospawane elementy (skrajna, lewa część schematu).

Fot. 2. Sprężyny przed przecięciem palnikiem

Prawą część stanowiska zajmują urządzenia obsługujące cięcie sprężyn. Są nimi: robot KR16‑2 F firmy KUKA z zamontowanym palnikiem propanowym firmy Messer, zapalarka palnika oraz trójpozycyjny stół obrotowy ST1 konstrukcji PIAP, podstawiający sprężyny do przecięcia. W dolnej części, między obydwoma stołami obrotowymi, umieszczono pulpit operatora (wspólny dla stanowiska cięcia i spawania), a z prawej strony, u góry – szafę sterowniczą firmy Rittal, w której zamontowano nadrzędny układ sterowania obsługujący oba stanowiska. Zawiera on następujące elementy: • sterownik Siemens S7-315 z modułami wejść i wyjść, • panel dotykowy – OP177B 5,7”, • programowalny sterownik bezpieczeństwa PILZ PNOZ z modułami wejść i wyjść, • elementy sterujące oboma stołami obrotowymi, tj. falowniki + sterowniki, • zasilacz obwodów wejściowych i wyjściowych, • elementy łączeniowe, • przekaźniki wykonawcze.

Komunikacja pomiędzy robotami a nadrzędnym układem sterowania odbywa się za pomocą sieci Profibus DP.

Metoda wykonania Na fotografiach przedstawiono, w jaki sposób zostało wykonane stanowisko. Na fot. 3 pokazany jest jego ogólny widok, nie obejmujący jednak całości. Na pierwszym planie fot. 3 widoczny jest robot przekładający KUKA KR100‑3comp, z lewej strony – prasa Brydex, a przed nią stolik spawalniczy ST3. Po lewej stronie umieszczono niewidoczne na zdjęciu oba roboty spawające KUKA KR5 ARC HW i osprzęt spawalniczy firmy Fronius. W głębi znajduje się robot KUKA KR16‑2 F wyposażony w palnik propanowy oraz trójpozycyjny stół obrotowy, dostarczający robotowi sprężyny do pocięcia. Zbliżenie robota tnącego pokazano na fot. 4. Na pierwszym planie fot. 4 znajduje się zapalarka palnika, a w prawym górnym rogu widać fragment dwuzaciskowego chwytaka robota przekładającego KUKA KR100‑3comp.

Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

Aplikacje PRZEMYSŁ MASZYNOWY

Kolejne zdjęcie (fot. 5) zrobiono stojąc tyłem do stanowiska cięcia. Centralne miejsce zajmuje tutaj robot KUKA KR100‑3comp do przekładania detali, z lewej strony jest ośmiopozycyjny stół obrotowy ST2, dostarczający elementy do podjęcia przez robota przekładającego, a w prawym dolnym rogu – fragment zasilacza hydraulicznego prasy Brydex. Część stanowiska, na której wykonywane jest spawanie pierścieni przedstawia fot. 6. Na zdjęciu zaprezentowano oba roboty KUKA KR5 ARC HW z zamontowanym osprzętem spawalniczym firmy Fronius (elementy sterujące osprzętu to dwie czerwone szafki za robotami). Przed robotem widocznym z lewej strony jest stolik spawalniczy ST3, a po prawej stronie – fragment prasy firmy Brydex. Spawanie każdego elementu odbywa się dwuetapowo, ponieważ każdy z robotów ma dostęp tylko do dwóch z czterech krawędzi, wzdłuż których ma wykonać spawanie. Oba roboty spawalnicze wyposażono dodatkowo, oprócz standardowego oprogramowania, w tzw. system TouchSense, umożliwiający poszukiwanie krawędzi do zespawania w pewnym określonym zakresie. Działa on w ten sposób, że jeżeli położenie spawanego elementu nie jest dokładnie znane, to poprzez delikatne przemieszczanie końcówki narzędzia, w tym przypadku drutu spawalniczego, robot może określić to położenie dzięki dotykowi.

Sposób działania Stanowisko do cięcia sprężyn działa w następujący sposób: • Operator ręcznie lub za pomocą suwnicy umieszcza na trójpozycyjnym stole obrotowym ST1 przeznaczoną do przecięcia sprężynę, a następnie uruchamia proces, wybierając stosowny przycisk na panelu operatorskim. • Układ sterujący urządzenia wykonuje obrót stołem ST1 o 120° – do pozycji, w której możliwe jest przecięcie założonej sprężyny przez palnik zamontowany na ramieniu robota. Jednocześnie obrót ten wyprowadza ze strefy działania robota podkładki ze sprężyny przeciętej w poprzednim cyklu. • Na ramieniu robota KUKA KR16‑2 F, oprócz palnika, zamontowano także czujnik laserowy, którego zadaniem jest wykonanie pomiarów sprężyny i określenie położenia jej zwojów. Najpierw manipulator robota przemieszcza się wzdłuż pionowej średnicy sprężyny, mierząc czujnikiem tę średnicę, a następnie wykonuje nad jej powierzchnią ruch wzdłuż jej osi symetrii, zapamiętując położenie kolejnych zwojów. • Robot przemieszcza końcówkę palnika do zapalarki i dwustanowym sygnałem wyjściowym wyzwala iskrę zapłonu, a następnie przesuwa palnik nad początek pierwszego zwoju sprężyny. Dalszy ruch płomienia palnika odbywa się nad powierzch-

nią boczną sprężyny, równolegle do jej osi symetrii. Nad początkiem każdego zwoju ruch palnika jest zatrzymywany na ok. 3 s, tak aby dostatecznie nagrzać kolejny zwój w pobliżu punktu, od którego jest on przecinany. • Po przecięciu ostatniego zwoju układ sterujący robota gasi płomień palnika i przemieszcza manipulator do pozycji spoczynkowej (tzw. home position). Stanowisko do spawania pierścieni i kołnierzy z podkładek sprężystych wymaga współdziałania ze sobą trzech robotów, stołu podawczego ST2, prasy i dodatkowego stolika spawalniczego ST3. Działa ono wg następującego algorytmu: • Operator ręcznie umieszcza na ośmiopozycyjnym stole obrotowym ST2 podkładki sprężyste. Nie muszą one wypełniać wszystkich ośmiu uchwytów, ponieważ układ sterowania sam wykrywa ich obecność w kolejnych uchwytach. Proces produkcyjny jest uruchamiany za pomocą stosownego przycisku na panelu operatorskim. • Na robocie przekładającym KUKA KR100‑3comp zamontowano chwytak (fot. 7), składający się z dwóch jednakowych, ale niezależnych od siebie uchwytów A i B. Uchwyt A służy do przenoszenia podkładek sprężystych ze stołu obrotowego ST2 pod prasę oraz ze stolika spawalniczego ST3 do pojemnika na goto-

Fot. J. Dunaj (PIAP)

Fot. 3. Ogólny widok stanowiska; w głębi część, w której są cięte sprężyny

Fot. J. Dunaj (PIAP)

Fot. 4. Część stanowiska, na której wykonywane jest cięcie sprężyn

we detale. Uchwyt B jest wykorzystywany do przenoszenia częściowo zespawanych elementów spod prasy na stolik spawalniczy ST3 lub, w przypadku błędu wykrytego podczas spawania pod prasą, bezpośrednio do pojemnika na gotowe detale. • W momencie, gdy podkładka sprężysta na stoliku ST2 znajdzie się w położeniu do jej podjęcia, układ sterujący urządzenia dokładnie pozycjonuje jej położenie za pomocą dodatkowego pneumatycznego pozycjonera. Robot przekładający KR100‑3comp przemieszcza uchwyt A do punktu podjęcia podkładki, zamyka zaciski i przenosi element pod prasę, a następnie wycofuje manipulator. • Prasa jest wstępnie zaciskana w taki sposób, że sąsiednie brzegi podkładki nie „schodzą się” całkowicie, lecz tworzą wyraźny próg. Umożliwia to pierwszemu robotowi spawającemu dokładne określenie za pomocą systemu TouchSense położenia szczeliny, wzdłuż której ma zostać położona spoina. Po określeniu tego położenia prasa zaciska się, aż brzegi szczeliny znajdą się w tej samej płaszczyźnie i rozpoczyna się proces spawania. Robot kładzie spoinę na górnej ściance podkładki i jej zewnętrznej ściance bocznej. • Po zespawaniu prasa zwalnia zacisk, a robot przekładający przenosi częściowo zespawany detal na stolik

Fot. 5. Robot Kuka KR100‑3comp do przekładania detali i stół obrotowy ST2

spawalniczy ST3. W trakcie ruchu manipulator robota tak zmienia położenie uchwytu B chwytaka, że przenoszony detal zostaje przekręcony o 180° względem podłoża (spoina położona pod prasą znajduje się teraz w dolnym położeniu). • Po umieszczeniu detalu na stoliku spawalniczym ST3 zostaje on unieruchomiony za pomocą dwóch zacisków, a następnie drugi robot spawalniczy KR5 ARC HW określa za pomocą czujnika laserowego położenie szczeliny, wzdłuż której ma położyć kolejną spoinę. Jeśli szczelina nie zostanie wykryta, spoina zostanie położona od punktu, który leży dokładnie na osi symetrii stolika ST3. Niewykrycie szczeliny nie jest błędem fatalnym, ponieważ podczas spawania pod prasą spoina mogła wypełnić całkowicie szczelinę, bądź sam detal został tak spreparowany podczas cięcia sprężyny, że jego brzegi całkowicie „zeszły się” pod prasą. • Po zespawaniu elementu na stoliku ST3 jego zaciski zwalniają się, a robot przekładający KR100‑3comp przenosi gotowy pierścień do pojemnika na gotowe detale.

Etap uruchomienia Czynności związane z poszukiwaniem miejsc położenia spoiny za pomocą systemu Touch Sense i czujnika laserowego zajmują znaczną część czasu, przeznaczonego na proces tech-

nologiczny. Niestety, niska powtarzalność kształtu podkładek oraz różnice w ich ręcznym zakładaniu w uchwyty stołu podawczego ST2, mające wpływ na pozycję odkładania pod prasą, nie pozwoliły na wykluczenie poszukiwań z procesu technologicznego. Stało się to przyczyną większości problemów związanych z uruchamianiem stanowiska i przekroczeniem terminu oddania go do eksploatacji. Początkowo przewidywano, że stanowisko spawania będzie obsługiwane tylko przez jednego robota spawającego KR5 ARC HW. W trójrobotowej konfiguracji kompletację stanowiska w PIAP ukończono w październiku 2011 r. i można było podjąć próby cięcia, spawania oraz przemieszczania detali. Przed przewiezieniem stanowiska do Zawiercia firma zamawiająca zażyczyła sobie obejrzenia wyników tych prób i w połowie listopada 2011 r. przysłała dwóch pracowników. Mieli oni uwagi, ale generalnie byli zadowoleni z efektów prac. Należy jednak zaznaczyć, że oprócz oceny wizualnej nie przeprowadzono w PIAP żadnych testów, związanych z określeniem faktycznej jakości spoin. Montaż stanowiska w Zawierciu rozpoczął się na przełomie listopada i grudnia 2011 r., a w połowie grudnia podjęto pierwsze próby jego uruchomienia w trybie pracy automatycznej. Problemy rozpoczęły się, kiedy pierwsze zespawane na stanowisku pierścienie poddano dalszej obróbce pod prasą

Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

Aplikacje PRZEMYSŁ MASZYNOWY

Fot. 6. Część stanowiska, na której wykonywane jest spawanie pierścieni

W połowie stycznia 2012 r. wszystkie trzy roboty zaczęły wyświetlać komunikaty o błędach sterowników osi. Trwało to kilka dni i dopiero przejrzenie specyfikacji warunków pracy robotów wyjaśniło przyczynę. Otóż producent, tj. firma KUKA, gwarantuje poprawne działanie swoich robotów w temperaturze otoczenia powyżej +10 °C. Tymczasem pracownicy Zakładów Produkcyjnych B-D często pozostawia-

Fot. 7. Chwytak robota przenoszącego Kuka KR100‑3comp

li otwarte bramy wjazdowe na halę, co powodowało, że przy temperaturze na zewnątrz wynoszącej wtedy –23 °C, na stanowisku PIAP panowała temperatura ok. –7 °C. Sytuacji nie poprawiło zamontowanie dodatkowych nagrzewnic, lecz dopiero wzrost temperatury na zewnątrz hali. W uporaniu się z problemem jakości spawów dużej pomocy udzielili pracownicy firmy Supra Elco, będą-

Fot. J. Dunaj (PIAP)

i na obrabiarce numerycznej. Niektóre spawy pękały, inne nosiły punktowe ślady niewypełnienia spoiwem. Problem jakości dawał o sobie znać także w kolejnych tygodniach, a w międzyczasie zaczęły pojawiać się następne kłopoty. W trakcie prób poprawienia jakości spawów robot spawalniczy nieoczekiwanie i losowo wyświetlał komunikaty systemowe informujące o dzieleniu przez zero. Pierwsze podejrzenia dotyczyły błędu w oprogramowaniu systemu Touch Sense wykrywania szczelin. Przyczyna okazała się bardziej prozaiczna: otóż na kołnierzu robota umieszczono sprzęgło antykolizyjne, na którym znajduje się fajka spawalnicza. Jeśli fajka zawadzi o przeszkodę albo drut spawalniczy zgrzeje się ze spawanym elementem, wówczas fajka odchyla się w uchwycie sprzęgła, co sygnalizuje potencjalną awarię, skutkującą wyłączeniem ruchu manipulatora przez oprogramowanie systemowe robota. Podczas montażu nie dość starannie wykonano mocowanie podajnika z drutem spawalniczym. Na skutek różnych prób podajnik ten wygiął się na tyle, że przy niektórych ruchach robota drut zakleszczał się wewnątrz podajnika, co powodowało wyginanie się fajki w uchwycie sprzęgła i zerowanie prędkości manipulatora. Oprogramowanie systemowe robota wykorzystywało tę zerową prędkość jako parametr do swoich obliczeń, generując komunikat o błędzie.

Fot. J. Dunaj (PIAP)

Fot. 8. Fajka spawalnicza i sprzęgło antykolizyjne zamontowane na robocie KR5 ARC HW

cej dostawcą spawarek Fronius. Poprawienie jakości wiązało się niestety ze znacznym spadkiem wydajności samego stanowiska. Zgodnie z ofertą na jego wykonanie zamawiający oczekiwał, że w ciągu ośmiogodzinnej zmiany zostanie zespawanych ponad 500 sztuk, i to bez uwzględniania gabarytów pierścienia. Tymczasem teoretyczna wydajność, wynikająca z rzeczywistych pomiarów czasu spawania dla pierścienia o oznaczeniu katalogowym P3, wynosiła ok. 260 sztuk, a biorąc pod uwagę przestoje związane z czynnikiem ludzkim, spawano tylko ok. 230 sztuk na zmianę. Wykonawcy stanowiska liczyli, że poprawa wydajności nastąpi po wyłączeniu robotowego systemu TouchSense do wyszukiwania krawędzi do spawania. Wyłączenie nie było jednak możliwe, ponieważ podkładki sprężyste nawet w tej samej partii potrafiły różnić się gabarytami o kilka milimetrów. Ze względów technologicznych problem wydajności wydawał się nie do rozwiązania. Okazało się jednak, że spore rezerwy tkwią nie w samym spawaniu, lecz w sposobie wykonywania cięcia samych sprężyn. Początkowo sprężyny były cięte w ten sposób, że robot przemieszczał palnik wzdłuż linii prostej, co powodowało, że wychodziły pierścienie o obwodzie 360°, pomniejszonym o kilkumilimetrową szerokość cięcia. W rezultacie, po ściśnięciu pod prasą, między krawędziami pozostawała spora szcze-

lina, którą należało wypełnić spoiwem. Po zmianie koncepcji palnik porusza się wzdłuż linii schodkowej, a więc pierścienie mają pełne 360° obwodu i do wypełnienia spoiwem pozostaje znacznie mniejsza przestrzeń. Ten z pozoru prosty zabieg, w przypadku wspomnianego pierścienia P3, pozwolił zwiększyć teoretyczną wydajność do ok. 370 sztuk na zmianę. Niestety, było to nadal zbyt mało i dlatego jesienią 2012 r. zapadła decyzja o zainstalowaniu drugiego robota spawającego – KUKA KR5 ARC HW. Jego montaż i uruchomienie w grudniu 2012 r. pozwoliły wreszcie osiągnąć zakładaną wydajność stanowiska. Także ta część stanowiska, na której wykonywano cięcie sprężyn sprawiała kłopoty. Jednak nie były one związane ani z wydajnością, ani z jakością uzyskanych podkładek sprężystych. Otóż podczas kilkutygodniowego wstępnego okresu eksploatacji stanowiska kilkakrotnie uległ uszkodzeniu palnik acetylenowo-tlenowy firmy Messer, wykorzystywany przez robota tnącego. Za każdym razem uszkodzenie powodował tzw. „cofający” się płomień palnika. Przedstawiciel firmy Messer sugerował, że przyczyną może być nadmierne zbliżenie wylotu dyszy palnika do przecinanej sprężyny i należy zamontować dodatkowy czujnik odległości. Wcześniej jednak PIAP korzystał z tego samego sprzętu w zakładach Tagor w Tarnowskich Górach do

ukosowania blach metodą cięcia tlenowego i w tamtych przypadku nie sprawiało to żadnych kłopotów. Po przeprowadzeniu wywiadu okazało się, że w firmie Tagor cięte elementy były przed obróbką dokładnie czyszczone metodą piaskowania. W Zakładach Produkcyjnych B-D w Zawierciu takie czyszczenie nie jest przeprowadzane, a sprężyny są robione z płaskownika pokrytego korozją, co powoduje „pryskanie” podczas cięcia i zatykanie palnika. Rozwiązaniem okazała się wymiana palnika acetylenowo-tlenowego na palnik zasilany propanem, znacznie bardziej odporny na pryskające zanieczyszczenia. Ostatnie kosmetyczne poprawki, związane z oprogramowaniem robota przenoszącego KUKA KR100‑3comp, wykonano w maju 2013 r. Od tego czasu do momentu powstania tego artykułu zamawiający nie zgłosił żadnych problemów dotyczących jego eksploatacji. Wykonawcy stanowiska (w kolejności alfabetycznej): Ignacy Bojanek, Jacek Dunaj, Marek Grabiński, Tomisław Joniuk, Mateusz Kieniewicz, Wiesław Kopacz, Piotr Kostrzewa (kierownik projektu), Tomasz Koźbiał, Marek Ludwiński, Robert Matejek, Marek Pachuta, Bogusław Rybałtowski, Paweł Stańdo, Mirosław Żarek. mgr inż. Jacek Dunaj Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP

Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

młodzi

innowacyjni

Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP ogłasza

VI Ogólnopolski Konkurs na

inżynierskie, magisterskie i doktorskie w dziedzinach Automatyka Robotyka Pomiary Zgłoszenie należy przesłać na adres konkurs@piap.pl do dnia 23 lutego 2014 r. Regulamin konkursu i formularz zgłoszeniowy są dostępne na stronie www.piap.pl Autorzy najlepszych prac otrzymają nagrody pieniężne lub wyróżnienia w kategorii prac doktorskich:

I nagroda 3500 zł

II nagroda 2500 zł

w kategorii prac magisterskich:

I nagroda 3000 zł

II nagroda 2000 zł

w kategorii prac inżynierskich:

I nagroda 2500 zł

II nagroda 1500 zł

Wyniki konkursu zostaną ogłoszone podczas Konferencji AUTOMATION w Warszawie, w dniu 26 marca 2014 r. Patronat Komitet Automatyki i Robotyki Polskiej Akademii Nauk Komitet Metrologii i Aparatury Naukowej Polskiej Akademii Nauk Polska Izba Gospodarcza Zaawansowanych Technologii Polskie Stowarzyszenie Pomiarów Automatyki i Robotyki POLSPAR

Patronat medialny Miesięcznik PAR Pomiary Automatyka Robotyka Organizator konkursu

www.piap.pl

Informacji udzielają: Małgorzata Kaliczyńska: mkaliczynska@piap.pl, tel. 22 8740 146

Bożena Kalinowska: bkalinowska@piap.pl, tel. 22 8740 015

Rozmowa PAR

Nowa era innowacji – przemysł 4.0 Wywiad z Pawłem Stefańskim,

Fot. Balluff

prezesem firmy Balluff.

Firma Balluff jest znana przede wszystkim jako partner w branży automatyki przemysłowej, wyznaczający standardy zwłaszcza w dziedzinie urządzeń sensorycznych. Portfolio obejmuje jednak znacznie szerszą gamę produktów – są wśród nich systemy identyfikacji, przetworniki, a także systemy połączeń i moduły I/O. Który z tych segmentów rynku jest najbardziej przyszłościowy i na który będziecie Państwo kładli największy nacisk w najbliższych latach? Coraz krótsze cykle innowacyjności, wzrastająca zmienność i coraz większa indywidualizacja produktów generują zapotrzebowanie na coraz wydajniejsze i jakościowo powtarzalne procesy wytwarzania oraz wzrost integralności systemów. Trendy te zwiększają zapotrzebowanie na sensorykę w tradycyjnych i nowych obszarach produkcji. Wymaga to innowacyjnego podejścia

w dziedzinie sprawnej i efektywnej komunikacji z systemami sterowania oraz zarządzania, by optymalnie wykorzystywać posiadane zasoby, jak również zapewniać gotowość pełnej analizy etapów procesu produkcji w oparciu o dokładność, prawdziwość i aktualność danych. Te kierunki jednoznacznie koncentrują naszą uwagę na systemach identyfikacji i systemach połączeń wspierających zaawansowaną sensorykę. 0 lat istnienia firmy to bardzo długi 9 czas. Nie od początku Balluff specjalizował się w produkcji urządzeń sensorycznych. Jak wyglądały początki firmy i co stanowiło wcześniej główny obszar działalności? Na przełomie drugiej i trzeciej rewolucji przemysłowej w 1921 roku Gebhard Balluff rozpoczął swą działalność od

Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

Rozmowa PAR

Naszych szans upatrujemy we wzroście zapotrzebowania na innowacyjne i kompleksowe rozwiązania, poprawiające pozycję konkurencyjną polskich producentów na światowych rynkach.

napraw mechanicznych rowerów, motocykli i maszyny do szycia, która z czasem przerodziła się w zakład produkcji części precyzyjnych, toczonych i frezowanych. Zapoczątkowało to partnerską współpracę z fabryką maszyn Heller, która w 1956 roku doprowadziła do skonstruowania i opatentowania pierwszego elektromechanicznego wyłącznika krańcowego. Był to początek nowej ery dla firmy Balluff jako partnera w przemyśle budowy maszyn. W ostatnich latach Balluff kładzie coraz większy nacisk na rozwój oferty produktów służących do tworzenia systemów sieciowych. Z czego wynika ta strategia i jak ocenia Pan potencjał tego rynku? Internet wszechrzeczy (nie tylko ludzi i społeczeństw, lecz również rzeczy, procesów i danych) jest nazywany maszyną parową XXI wieku, która doprowadzi do czwartej rewolucji przemysłowej

i powstania przemysłu 4.0. Za każdą tak wielką zmianą stoi równie wielki potencjał, który jako firma chcemy nie tylko wykorzystywać, lecz aktywnie współtworzyć. Czy i jakie nisze rynkowe do zagospodarowania w najbliższych latach widzi Pan dla takich firm, jak Balluff? Naszych szans upatrujemy we wzroście zapotrzebowania na innowacyjne i kompleksowe rozwiązania, poprawiające pozycję konkurencyjną polskich producentów na światowych rynkach. Przykładem może być upgrade maszyn obróbczych, wytwarzających komponenty dla przemysłu lotniczego, w oparciu o kompletny system monitorujący narzędzia. Które branże są głównymi odbiorcami produktów i rozwiązań Balluff na polskim rynku i na ile Polska różni się pod tym względem od Waszego

wartości dodanej i ciągłym doskonaleniem w oparciu o narzędzia Lean Management. Jest członkiem międzynarodowych zespołów projektowych, a przez ostatnie dwa lata – także przewodniczącym Rady Sprzedaży Grupy Balluff. Od 2012 r. tworzy nowe Centrum Inżynieryjno–Aplikacyjne mające na celu opracowywanie i wdrażanie innowacyjnych rozwiązań systemowych, redukujących straty i przynoszących wartość dodaną dla procesów produkcyjnych klientów, poprzez efektywne wykorzystanie potencjału inżynieryjnego, organizacyjnego i edukacyjnego spółki.

rodzimego rynku niemieckiego oraz innych rynków? Rynek polski i niemiecki są bardzo zbliżone – w jednym i drugim dominują branże motoryzacyjna oraz maszynowa i metalowa. Pewne różnice można zaobserwować w sektorach AGD, drzewnym i spożywczym, co jest efektem liczącej się pozycji polskich producentów w tych dziedzinach, nie tylko na rynkach europejskich. Do jednej z branż rozwijających się w ostatnich latach najbardziej dynamicznie należy rynek energetyczny, powiązany z energią odnawialną. Na świecie Balluff pełni bardzo ważną rolę w tej gałęzi przemysłu. Czy podobnie będzie w Polsce? Energetyka wiatrowa oraz solarna są szczególnie istotne z naszego punktu widzenia, lecz nie bez znaczenia również pozostaje sektor szeroko pojętej hydroenergetyki. Aktualne uwarunkowania klimatyczne oraz stan prawny w Polsce nie przekładają się na dynamiczny rozwój dużych instalacji w oparciu o lokalnych producentów i dostawców. W ubiegłym roku został wbudowany kamień węgielny pod Centrum Inżynieryjno–Aplikacyjne Balluff, które powstanie we Wrocławiu. Skąd decyzja o takiej inwestycji właśnie w Polsce? Polska spółka jest ważną częścią międzynarodowej grupy, ponieważ rynek w tej części Europy ma ogromne znaczenie dla firmy Balluff. Korzystna lokalizacja pomiędzy Wschodem i Zachodem, bliskość wielu krajowych

Fot. Balluff

Paweł Stefański od 20 lat działa w obszarze automatyki przemysłowej, wspierając się wykształceniem z zakresu elektroniki oraz corporate identity (tożsamość przedsiębiorstwa). Od 15 lat pracuje w oddziale niemieckiego producenta rozwiązań systemowych w zakresie identyfikacji, sieci przemysłowych, detekcji i pomiarów – firmie Balluff. Od 10 lat zarządza polską spółką, stworzoną z najlepszych specjalistów, której ciągły rozwój jest możliwy dzięki klientom – liderom w swoich branżach i procesach wytwórczych. Od pięciu lat zgłębia i rozwija zagadnienia związane z tworzeniem

Fot. Balluff

inwestycji, dobrze wykształcone i kreatywne kadry oraz duże zaangażowanie polskiej załogi zdecydowały o budowie Centrum Inżynieryjno-Aplikacyjnego właśnie we Wrocławiu. Tym samym inwestycja ta wpisuje się w globalną wizję firmy, aby zyskać pozycję światowego lidera w obszarze kompletnych rozwiązań do innowacyjnych sposobów automatyzacji. Część producentów rozwija strategię opartą wyłącznie na transakcji kupna–sprzedaży. Wasz model biznesu jest inny – oferujecie wartość dodaną w postaci serwisu posprzedażowego i wsparcia technicznego. Na ile widzicie swoją rolę jako dostawcy produktów, a na ile jako dostarczyciela wiedzy technicznej? Nasze działania, bazujące na modelu biznesowym dostarczania klientowi wartości dodanej w oparciu o znajomość jego procesów biznesowych, integrują rolę dostawcy produktów, wiedzy technicznej i innowacyjnej automatyzacji. Aby dostarczać innowacyjne produkty, konieczna jest odpowiednia wiedza inżynierska, a także umiejętność zastosowania projektowanych rozwiązań w praktyce, czyli ich zaaplikowanie.

Blisko 85 procent naszej kadry, stykającej się z klientami, to inżynierowie różnych specjalności. Ta wiedza ekspercka jest więc u nas dostępna, chcemy się nią dzielić i ją rozwijać z naszymi partnerami wewnątrz i na zewnątrz organizacji, dostarczając klientom kompletne rozwiązania. Jakimi nowościami produktowymi lub technologiami Balluff zaskoczy rynek w tym roku? W każdym z sześciu obszarów: detekcji, pomiarów, identyfikacji, połączeń, akcesoriów i systemów, zaprezentujemy nowe cechy produktów i zupełnie nowe opracowania, o których będziemy informować rynek i naszych klientów w zaplanowanym czasie. Jedno, co już dziś mogę powiedzieć, to to, że w centrum nowych rozwiązań będzie identyfikacja oraz IO-link, który tworzy nową jakość połączeń w obrębie dobrze znanych interfejsów i sieci przemysłowych.

wyzwaniem będą innowacje w obszarze produktów i usług oraz szybkość, elastyczność i wydajność procesów. W 2013 roku minęło 15 lat od chwili, gdy Balluff utworzył spółkę w Polsce. Z tej okazji życzymy firmie dalszych sukcesów i prosimy o krótkie podsumowanie tego okresu. 15 lat bezpośredniej obecności firmy w Polsce to droga od dostawcy produktów do dostawcy kompletnych rozwiązań. Gdy po dziewięciu latach, w 2007 roku, siedziba spółki została przeniesiona z Warszawy do Wrocławia, była to naturalna kontynuacja zapoczątkowanych zmian i ciągłego doskonalenia, by być jeszcze bliżej przemysłu oraz lepiej rozumieć klientów – ich procesy, potrzeby – i wyprzedzać ich oczekiwania. Efektem tego działania będzie otwarcie nowego Centrum Inżynieryjno-Aplikacyjnego, które daje początek nowej ery dla firmy Balluff jako partnera dostarczającego innowacyjne systemy dla przemysłu 4.0.

Jakie największe wyzwania czekają Waszą firmę i Waszych konkurentów w tym roku? Prognozy gospodarcze na rok 2014 są optymistyczne. W takim otoczeniu

Rozmawiała Urszula Chojnacka PAR

REKLAMA

Rozkładamy na części pierwsz

Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

www.AutomatykaOnline.pl

Automatyka SZKOLENIA

Certyfikowane szkolenia Rockwell Automation Firma Elmark Automatyka od 1998 r. jest Autoryzowanym Centrum Szkoleniowym Rockwell Automation. W ofercie firmy jest szeroka gama szkoleń standardowych, obejmujących sprzęt Rockwell Automation oraz oprogramowanie Rockwell Software.

Prowadzone przez Elmark Automatyka szkolenia umożliwiają inżynierom automatykom zarówno zdobycie nowej, jak i poszerzenie dotychczasowej wiedzy z zakresu: • programowalnych sterowników przemysłowych: PLC 5, SLC 500, MicroLogix, ControlLogix oraz CompactLogix, • systemów bezpieczeństwa GuardLogix, • paneli operatorskich: PanelView Standard i PanelView Plus,

Promocja

• konfiguracji i diagnostyki sieci przemysłowych: EtherNet/IP, ControlNet, DeviceNet, Remote I/O, DH+ i DH-485 • napędów, serwonapędów i sterowania pozycyjnego, • oprogramowania wizualizacyjnego, archiwizującego i wspomagającego zarządzanie produkcją. Elmark Automatyka oferuje nie tylko standardowe szkolenia, ale również szkolenia aplikacyjne, które są dostosowane do indywidualnych potrzeb klienta. Ofertę uzupełniają jedno- lub dwudniowe warsztaty (wykłady i zajęcia praktyczne), poświęcone rozwiązaniom konkretnych zagadnień/ problemów z zakresu automatyki i sterowania przy użyciu sprzętu Rockwell Automation (Allen-Bradley). Program i czas trwania takiego szkolenia wynika wyłącznie z potrzeb klienta. Szkolenia organizowane przez Elmark Automatyka to m.in.: • zespół wyspecjalizowanych instruktorów, • wykłady i zajęcia praktyczne prowadzone przez zespół wyspecjalizowanych instruktorów w małych grupach, • indywidualny kontakt z trenerem, • profesjonalny sprzęt wykorzystywany w trakcie zajęć praktycznych,

• możliwość dostosowania toku zajęć do potrzeb klienta, • testy sprawdzające wiedzę, umiejętności oraz postępy w nauce na zakończenie każdego modułu, • certyfikaty honorowane przez wszystkie oddziały Rockwell Automation na świecie. Szkolenia odbywają się w Centrum Szkoleniowym firmy Elmark Automatyka przy ul. Bukowińskiej 22 w Warszawie. Do dyspozycji są sale szkoleniowe wyposażone w sprzęt i materiały dydaktyczne, które zapewniają wszystkim uczestnikom optymalne warunki do zdobywania i poszerzania zarówno wiedzy teoretycznej, jak i praktycznej. Uzupełnieniem prezentowanej oferty są szkolenia wyjazdowe, które na życzenie mogą być zorganizowane u klienta. Pełna oferta szkoleń dostępna jest na stronie www.elmark.com.pl.

Honorata Wojdat ELMARK Automatyka Sp. z o.o. ul. Niemcewicza 76 05-075 Warszawa- Wesoła tel. 22 773 79 37 e-mail: elmark@elmark.com.pl www.elmark.com.pl

NAPĘDY I UKŁADY WYKONAWCZE Automatyka

Silnik lin

Silniki liniowe do precyzyjnych zastosowań w sterylnym otoczeniu Urządzenia realizujące przemieszczenia liniowe są powszechnie stosowane w różnych gałęziach przemysłu. Wśród dostępnych rozwiązań coraz popularniejsze są silniki liniowe, wyróżniające się dynamiczną, ciągłą pracą, przenoszeniem dużych obciążeń oraz wysoką precyzją

Fot. Elmark Automatyka, WObit

pozycjonowania.

W ofercie firmy WObit dostępne są dwa rodzaje silników liniowych. Spośród nich warto zwrócić uwagę przede wszystkim na nowe napędy ServoTube firmy Dunkermotoren. Silniki DLS mają zintegrowane czujniki Halla, które gwarantują powtarzalność ruchu na poziomie 12 mikrometrów. Modele z serii ST25 charakteryzują się siłą w zakresie od 51 N do 102 N, natomiast w szczycie do 780 N. Silniki są zamknięte w prostokątnej, kompaktowej obudowie, dzięki czemu ich montaż jest bardzo prosty zarówno w pozycji poziomej, jak i pionowej. Standardowo silniki DLS mają stopień ochrony IP67, jednak dla aplikacji w przemyśle spożywczym czy medycznym dostępna jest dodatkowo uszczelniona wersja ze stali nierdzewnej, o stopniu ochrony IP69K. Ponadto silniki ServoTube są wyposażone w suche łożyska polimerowe, a do chłodzenia stosowana jest zwykła woda. Dzięki temu nie mają żadnego wpływu na środowisko, a ich praca jest cicha i bezobsługowa. Napędy liniowe ServoTube mogą pracować jako aktuatory. Wtedy elementem ruchomym jest trzpień ze staPromocja

li nierdzewnej, którego środek wykonany jest z magnesów neodymowych. Trzpień może być również obustronnie przymocowany, a wtedy elementem ruchomym jest silnik (siłownik). Do silników ServoTube WObit rekomenduje sterowniki niemieckiej firmy miControl, które pozwalają na ich precyzyjne pozycjonowanie. Odpowiednim sterownikiem dla modeli z serii ST25 jest mcDSA-E47, natomiast dla najmniejszego silnika ST11 przeznaczony jest sterownik mcDSAE67. Od ponad roku w ofercie WObit dostępne są również silniki liniowe firmy Chieftek Precision Ltd. (w skrócie cpc). Ich cechą charakterystyczną jest brak żelaznego rdzenia, dzięki czemu są lżejsze. Mniejsza waga umożliwia szybsze przyspieszanie i wyhamowywanie, a co za tym idzie – wyższą dynamikę pracy napędów. Silniki te składają się z elektrycznie wzbudzanego siłownika oraz stojana z wbudowanymi stałymi magnesami ziem rzadkich. Stojan jest płaski i ze względu na modułową konstrukcję, może mieć niemal dowolną długość. Elementem ruchomym jest siłownik, złożony z nałożonego na sie-

bie, podwójnego uzwojenia w kształcie litery Y. Uzwojenie jest zalane żywicą epoksydową, niewrażliwą na pole magnetyczne, co zapobiega zablokowaniu silnika w przypadku utraty zasilania. Duża przestrzeń powietrzna między siłownikiem a stojanem umożliwia łatwy montaż oraz kalibrację. Wraz z silnikiem można zastosować głowicę magnetyczną, przemieszczaną nad taśmą magnetyczną, która umożliwi pracę w pętli sprzężenia zwrotnego dla silnika linowego. Silniki te doskonale nadają się do aplikacji, w których niezbędna jest dynamiczna praca, takich jak np. aplikacje pakujące lub automatyczne magazyny, gdzie mogą być stosowane do napędzania przenośników. Ze względu na ciche oraz niepowodujące zanieczyszczeń działanie, są one odpowiednie również do aplikacji wymagających sterylności, np.k w przemyśle spożywczym i medycznym. PPH WObit E. K. J. Ober s.c. Dęborzyce 16, 62-045 Pniewy tel. 61 22 27 422, fax 61 22 27 439 e-mail: wobit@wobit.com.pl www.wobit.com.pl

Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

Robotyka roboty przemysłowe i manipulatory

Optymalna praca robota dzięki modułom obrotowym firmy SCHUNK Wyposażenie do robotów przemysłowych firmy SCHUNK obejmujące szerokie spektrum modułów mechanicznych, sensorowych i energetycznych do połączeń między robotem a jego narzędziami manipulacyjnymi. W ofercie znajdują się między innymi najwyższej jakości moduły obrotowe, przeznaczone do różnorodnych aplikacji, a wśród nich moduły RM-F, SRU mini, SRU-plus oraz SRH-plus.

Jednostka obrotowa SRU-plus SCHUNK

Promocja

Małe obrotnice Paleta oferowanych przez firmę SCHUNK produktów obejmuje m.in. całą gamę pneumatycznych jednostek obrotowych. Umożliwiają one realizację ruchu obrotowego w zakresie od 0° do 180° oraz w szerokim zakresie przenoszonych obciążeń i momentów. W ofercie są miniaturowe obrotnice typu SRU mini, przenoszące moment obrotowy od 0,16 Nm do 1,15 Nm, o kącie obrotu 180°, które umożliwiają pneumatyczne ustawienie pozycji pośredniej 90° z powtarzalnością 0,07°. Ich waga nie przekracza 0,65 kg i zastosowanie przede wszystkim w aplikacjach automatycznego montażu.

Do miniaturowych obrotnic zaliczają się także urządzenia serii RM-F, realizujące obrót o 180° z momentem obrotowym 0,05 Nm do 1,9 Nm. Ich waga wynosi od 0,046 kg do 1,6 kg. Obrotnice te, poprzez dołączenie specjalnego cylindra pneumatycznego, mogą ustawiać się w pozycji pośredniej 90°.

Obrotnice SRH-plus i SRU-plus Kolejnymi obrotnicami, mającymi szerokie zastosowanie w aplikacjach automatyzacji produkcji, są uniwersalne jednostki SRH-plus i SRU-plus. Obrotnice SRH-plus realizują obrót o 180°

Fot. SCHUNK

Automatyzacja i robotyzacja produkcji, to obok systemów chwytakowych i modułów liniowych także moduły obrotowe, czujniki antykolizyjne i antyprzeciążeniowe oraz inne akcesoria robota, pełniące równie ważną rolę w procesie produkcyjnym. Firma SCHUNK, będąca światowym liderem w produkcji komponentów do systemów automatyzacji i robotyzacji, poza szerokim asortymentem chwytaków i napędów liniowych, ma w ofercie całe spektrum najwyższej jakości modułów obrotowych i akcesoriów, zapewniających optymalne funkcjonowanie robota w każdej aplikacji.

Przykład zastosowania obrotnicy RM-F SCHUNK

w dwóch płaszczyznach. W ofercie firmy SCHUNK jest siedem typów jednostek SRH, charakteryzujących się momentem obrotowym z zakresu od 3 Nm 69,9 Nm, powtarzalnością 0,05° i przenoszonymi obciążeniami osiowymi w zakresie od 800 N do 9000 N. Obrotnice te są wykonywane w wersjach EDF, z przepustami elektrycznymi i pneumatycznymi oraz w wersjach CB, tj. bez przepustów. Poszczególne warianty różnią się także rodzajem zastosowanych amortyzatorów typu H i W, w zależności od wykonywanych taktów i obciążeń. Obrotnica SRU-plus, oferowana w wielkościach 20–63, charakteryzuje

Jednostka obrotowa SRH-plus SCHUNK

się momentami obrotowymi w zakresie od 1,1 Nm 115 Nm i przenosi obciążenia osiowe do 11 kN. Jednostki obrotowe SRU obsługują kąt obrotu od 0° do 180° i umożliwiają ustawianie pozycji pośredniej 90°. Ustawienie to jest realizowane pneumatycznie – w wersji M bez ryglowania, a w wersji VM z ryglowaniem mechanicznym. Dokładność ustawienia pozycji końcowej to ±3°, z powtarzalnością 0,05°. Moduły SRU mają nowe typy amortyzatorów, zwiększające ich żywotność o 50 % cykli – w wersji z oznaczeniem

„W”, lub usprawniające pracę z dużymi obciążeniami – w wersji z oznaczeniem „H”. Interwał konserwacji obrotnicy wynosi 2 mln cykli. Obrotnice SRU są także oferowane w wersjach bez przepustów lub wersjach z oznaczeJednostka obrotowa SRU-plus SCHUNK

niem „EDF”, mających do ośmiu przepustów pneumatycznych i 10-żyłowy przepust elektryczny 24 V, 1 A. Odczyt położenia można realizować za pomocą czujników magnetycznych, mocowanych bezpośrednio na korpusie obrotnicy, w specjalnie wyżłobionych kanałkach lub z użyciem czujników indukcyjnych, montowanych na korpusie specjalnymi adapterami. Jednostki obrotowe wykonane są w klasie szczelności IP67.

SCHUNK Intec Sp. z o.o.

Fot. SCHUNK

ul. Puławska 40A 05-500 Piaseczno tel. 22 726 25 05 Przykład zastosowania obrotnicy SRU-plus SCHUNK

Przykład połączenia SRU mini z chwytakiem PGM SCHUNK

www.schunk.com www.pl.schunk.com

Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

Pomiary CZUJNIKI I SYSTEMY POMIAROWE

Przepływomierz Coriolisa w zapowietrzonej instalacji

Zobacz więcej Pobierz bezpłatną aplikację PAR+ App Store | Google Play

Klasyczne modele przepływomierzy masowych Coriolisa, mimo bardzo wielu zalet, nie sprawdzają się w aplikacjach, w których medium jest zapowietrzone. Nowe rozwiązanie, opracowane przez firmę KROHNE, pozwala wyeliminować ten problem. Potwierdzają to wyniki testów prezentowane w artykule.

lach Brixa, Plato i Baume (144.3 oraz 145.0), ciężar cieczy innych niż woda (wg API), stężenie wodorotlenku sodu (NaOH) w wodnym roztworze i inne.

Ograniczenia technologiczne

Przepływomierze masowe Coriolisa są przykładem dobrze rozwiniętej technologii pomiarowej. Popularność zawdzięczają kilku istotnym właściwościom.

Możliwości przepływomierzy Coriolisa Szczególną uwagę warto zwrócić na dwie zalety przepływomierzy Coriolisa. Pierwszą z nich jest fakt bezpośredniego – a zatem dokładnego – pomiaru strumienia masy, gęstości oraz temperatury medium, stanowiących podstawowe parametry wielu procesów przemysłowych. Drugą jest wszechstronność, rozumiana jako możliwość obliczenia w oparciu o wyżej podane wielkości, parametrów pochodnych, takich jak objętościowe natężenie przepływu, masa i objętość całkowita, lub określenia właściwości danego medium, takich jak: zawartość alkoholu lub ciała stałego i rozpuszczonych substancji w ska-

Promocja

Tab 1. Wyniki pierwszego i drugiego przebiegu testu przepływomierza KROHNE Optimass 6400

Przepływ [%]

Objętość gazu w płynie [%]

100

Obliczona niedokładność pomiaru [%] Pierwszy przebieg testu

Drugi przebieg testu

0,87

0,67

100

0,27

0,58

100

0,53

0,63

–2,38

-3,32

–2,24

-2,68

–2,38

-2,34

–2,65

-3,87

–2,37

-3,23

–2,81

-3,99

Fot. Krohne

Fot. 1. Przepływomierz masowy Coriolisa Optimass 6400

Opisana technologia, jakkolwiek bardzo użyteczna, podlega jednak pewnym ograniczeniom. Maksymalną średnicą przepływomierza, z pewnymi wyjątkami, jest DN 300. Należy

liczyć się ze spadkiem ciśnienia statycznego, jakie wprowadzi zainstalowane urządzenie oraz uwzględnić maksymalną dla urządzenia prędkość liniową mierzonego medium. Trzeba również zwrócić szczególną uwagę na zgodność materiałową rur pomiarowych z mediami o właściwościach korozyjnych, erozyjnych lub ściernych, a także rozważyć ryzyko kawitacji w przypadku sprężonych par cieczy.

Wyniki testów nowej koncepcji

Fot. Krohne

Tab. 2. Wyniki trzeciego przebiegu testu przepływomierza KROHNE Optimass 6400

Przepływ [%]

Objętość gazu [%]

Obliczona niedokładność pomiaru [%]

–2,38

–2,24

–2,38

–3,32

–2,68

–2,34

–4,36

674,8

–4,87

695,5

–4,55

562,8

–4,23

558,1

Gęstość [kg/m3]

872,1

873,6

Klasyczne rozwiązanie problemu

Nowe rozwiązanie KROHNE

Częstym problemem jest instalacja przepływomierza Coriolisa w sytuacji znacznego zapowietrzenia medium, zatem de facto w sytuacji pomiaru medium dwufazowego, stanowiącego mieszaninę cieczy oraz gazu (powietrza). Istota problemu polega na względnym przemieszczaniu się obu faz w obrębie sekcji pomiarowej przepływomierza, co powoduje znaczne tłumienie amplitudy oscylacji rur pomiarowych. W konsekwencji prowadzi to do niestabilności samych oscylacji i trudności w określeniu przez podzespoły elektroniczne rzeczywistej częstotliwości rezonansowej rur pomiarowych. Powszechnie stosowane rozwiązanie konstrukcyjne polega na zapamiętaniu przez przepływomierz ostatniego poprawnego odczytu częstotliwości rezonansowej i korzystaniu z tej wartości przez okres, w którym poprawny odczyt wartości bieżącej nie jest możliwy. Warto przy tym nadmienić, iż w przypadku starszych typów urządzeń przepływomierz mógł przerwać pomiar, wyłączając się i przechodząc automatycznie do procedury ponownego uruchomienia. W związku z tym, jeśli przepływomierz był włączony w układ regulacji automatycznej, należało zabezpieczyć przed destabilizacją tę część procesu, za którą ów układ odpowiadał.

Pierwszym dostępnym na rynku przepływomierzem masowym Coriolisa, w którym wypracowano i zastosowano diametralnie odmienną koncepcję podejścia do ww. zagadnienia, jest Optimass 6400 firmy KROHNE (fot. 1). Koncepcja ta jest obecnie znana jako EGM (Entrained Gas Management) i polega na śledzeniu oraz korygowaniu bieżących zmian amplitudy oscy-

Poniżej zaprezentowano przykład testów przepływomierza Optimass 6400, zainstalowanego w rurociągu o regulowanym poziomie zapowietrzenia cieczy (fot. 2). Testowany przepływomierz został dostarczony w wykonaniu standardowym i nie był poddawany jakiejkolwiek regulacji, nie wprowadzono też żadnych specjalnych nastaw związanych z obecnością gazu. Poddano go jedynie wstępnemu wzorcowaniu z użyciem czystej wody (bez gazu). Pierwsze dwa testy (tab. 1) wykonano dla trzech różnych wartości przepływu z różną zawartością powietrza, zmniejszając natężenie przepływu z jednoczesnym podnoszeniem stopnia zapowietrzenia, czyli tworząc coraz trudniejsze warunki pracy. Pomiary zostały zrealizowane w sposób stabilny i niezakłócony. Urządzenie ani razu nie przerwało pomiaru i przez cały okres testów zachowywało się stabilnie. Niedokładności pomiaru charakteryzowały się stosunkowo wysokim poziomem powtarzalności oraz odtwarzalności. Przeprowadzono też trzeci test (tab. 2), przy stałym natężeniu przepływu, z rosnącym poziomem zapowietrzenia cieczy. Pomiary te również zostały zrealizowane w sposób stabilny i niezakłócony – urządzenie ani razu nie przerwało pomiaru i zachowywało się stabilnie przez cały okres testów, a niedokładności pomiaru charakteryzowały się stosunkowo wysokim poziomem powtarzalności oraz odtwarzalności.

Podsumowanie

Fot. 2. Silnie zapowietrzone medium (widoczna mieszanina cieczy i pęcherzyków powietrza)

lacji rur pomiarowych, przy zapowietrzeniu w zakresie 0–100 %. Celem nadrzędnym jest zapewnienie stabilizacji, rozumianej jako ciągłość działania urządzenia oraz minimalizacja błędu pomiaru, wraz z zagwarantowaniem określonej powtarzalności i odtwarzalności w całym zakresie fazowej zmienności mierzonego medium.

Przedstawione wyniki testów ilustrują zachowanie przepływomierza Optimass 6400 dla aplikacji, w której dotychczas przepływomierzy Coriolisa w ogóle nie stosowano. Urządzenie kontynuowało niezakłócony pomiar przy dowolnej proporcji wody i powietrza, w zakresie zapowietrzenia 0–100 %. Wartości względnej niedokładności pomiaru przepływu nie przekraczały 5 % i charakteryzowały się stosunkowo wysokim poziomem powtarzalności oraz odtwarzalności. Niższe wartości uchybu osiągano przy dokładnym zmieszaniu cieczy i powietrza oraz przy wyższych wartościach natężenia przepływu.

Bogdan Szutowski KROHNE Polska Sp. z o.o.

Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

rynek i technologie KURTYNY I BARIERY OCHRONNE

Przegląd barier i kurtyn świetlnych do systemów bezpieczeństwa We współczesnych systemach

zjawiska fizyczne. W niniejszym

Obok elementów mechanicznych, takich jak zagrody, bramy, zamki, przełączniki mechaniczne itp., oraz różnego rodzaju czujników (indukcyjne, elektromagnetyczne, maty naciskowe itp.), w systemach bezpieczeństwa najczęściej stosowane są elementy optoelektroniczne – kurtyny i bariery świetlne, skanery laserowe, kamery, fotowyłączniki itp. Nazwy „bariera świetlna” i „kurtyna świetlna” nie są jednoznacznie stosowane i często używane są zamiennie. Oba elementy zbudowane są bowiem podobnie – składają się z nadajnika emitującego w kierunku odbiornika równoległe promienie świetlne (wiązki promieniowania podczerwonego).

artykule przedstawiono przegląd

Bariery i kurtyny świetlne

zapewniających bezpieczeństwo pracowników przy obsłudze maszyn lub bezpieczną automatyczną pracę różnych urządzeń produkcyjnych stosuje się zaawansowane środki techniczne, wykorzystujące różnorodne

Zarówno kurtyny, jak i bariery mają stanowić ochronę przed wtargnięciem człowieka w strefę niebezpieczną. Jeżeli człowiek (lub jakiś inny obiekt) przetnie nawet jedną wiązkę, wysyłany jest sygnał do układu sterowania maszyny. Kurtyna świetlna też stanowi barierę ochronną. Te optoelektroniczne urządzenia zabezpieczające powinny być zbudowane w taki sposób, aby na ich pracę nie miały wpływu zakłócenia elektryczne lub inne źródła świa-

oferowanych na polskim rynku kurtyn i barier świetlnych, stosowanych w tego typu systemach w przemyśle.

tła. Szczegółowe wymagania dla barier i kurtyn świetlnych określa norma EN 61496-2. Przyjęło się, że bariery świetlne emitują kilka promieni świetlnych, podczas gdy kurtyny świetlne – kilkanaście lub nawet kilkadziesiąt. Bariery świetlne zwykle są stosowane do nadzorowania niebezpiecznych dla człowieka stref w pobliżu maszyn. Ich użycie ma na celu ostrzeżenie o wejściu w strefę niebezpieczną i wyłączenie maszyny. Do wykrycia sylwetki człowieka często wystarczają dwa równoległe promienie świetlne. Z kolei kurtyny świetlne stosowane są najczęściej do nadzorowania strefy bezpośrednio przy maszynie i mają na celu wykrywanie przekroczenia kontrolowanej strefy nawet w niewielkim obszarze, np. detekcji dłoni, a nawet palca operatora.

Budowa i parametry barier świetlnych Jak już zostało wspomniane wcześniej, bariery składają się z dwóch głównych elementów: nadajnika i odbiornika. Nadajnik wysyła równoległe wiązki promieniowania podczerwonego; wiązki te są modulowane określoną częstotliwością. Odbiornik przyjmuje tylko

Tab. Zestawienie podstawowych parametrów przykładowych kurtyn świetlnych Balluff

Firma

Grein

BLG/1-030

BLG/1-015

BLG/1-010

Aster/BE

Aster/IN

Aster/AI

Liczba strumieni świetlnych

4–84

brak danych

Rozdzielczość [mm]

7.0

7,0

3,5

30–330

pion 30, poziom 55

Wysokość strefy chronionej [mm]

300

150

100

100–2050

Zasięg [m]

2,1

15–30

do 15

Typ/seria

Leuze MLC 500

MLD 500

SOLID-4

COMPACT

ych

2–4

3–12

0, 55

1050

REKLAMA

wiązki o parametrach wiązek wysłanych z nadajnika – jest to warunek konieczny, aby inne źródła światła nie zakłócały działania bariery. Oczywiście wymagana jest dokładna współliniowość ustawienia nadajnika i odbiornika. Dostępne na rynku bariery różnią się zestawem realizowanych funkcji i parametrami technicznymi. Poniżej opisana została lista istotnych cech, jakie należy wziąć pod uwagę podczas wyboru bariery. Blanking – funkcja umożliwiająca wyłączenie żądanych wiązek promieni. Często jest to niezbędne, jeżeli fragmenty maszyny (lub innych urządzeń), stałe lub ruchome, mają znajdować się w strefie wykrywania kurtyny. Czas reakcji – okres, jaki upływa od chwili przerwania promienia (wiązki promieni), do chwili zatrzymania maszyny; zwykle wynosi on około 2 ms. Klasa bezpieczeństwa – typ 4: elementy bezpieczeństwa bliskiego zasięgu, gdzie wymagany jest najwyższy poziom bezpieczeństwa; typ 2: elementy o mniejszych wymaganiach, gdzie częstość narażenia na zagrożenie jest niska. Liczba promieni – bariery i kurtyny są oferowane w wykonaniach jednowiązkowych lub wielowiązkowych. Bariery jednowiązkowe (z pojedynczym promieniem) stosowane są do wykrywania obiektów o dużych gabarytach i zwykle umieszczane są dalej od maszyny. Natomiast kurtyny wielowiązkowe umożliwiają wykrywanie małych obiektów albo obiektów o różnej wielkości. Multiscanning – funkcja ta umożliwia dokonanie wielokrotnego odczytu w jednostce czasu. Jest wykorzystywana przy pracy kurtyn w bardzo trudnych warunkach otoczenia, w szczególności wtedy, gdy trzeba wyeliminować wpływ zewnętrznych źródeł promieniowania świetlnego. Muting – funkcja pozwalająca na przejście zdefiniowanego obiektu przez strefę ochronną bez uruchomienia alarmu. Wykrywane są kolejne położenia i kierunek ruchu określonego obiektu (głównie jego wymiary) od chwili jego pojawienia się w strefie ochronnej, aż do chwili opuszczenia tej strefy. Zwykle do tego celu stosowane są czujniki obec-

Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

rynek i technologie KURTYNY I BARIERY OCHRONNE

Tab. Zestawienie podstawowych parametrów przykładowych kurtyn świetlnych OEM

Firma

Panasonic

GuardShield

GuardShield Safe

GuardShield Micro

SF2B

SF2C

SF4B

SF4C

PSEN

Liczba strumieni świetlnych

6–48

od 8–48

od 8–32

23–63

8–32

brak

Rozdzielczość [mm]

14 lub 30

20, 40

10, 20, 40

315, 4

160–1760

120–1920

150–1200

168–1912

160–640

630, 1430, 1910

160–640

5, 13

7, 9

Typ/seria

Wysokość strefy chronionej [mm] Zasięg [m]

150

Tab. Zestawienie podstawowych parametrów przykładowych kurtyn świetlnych SICK

Turck

Typ/seria

deTec4 Core

miniTwin4

C2000 Standard

C4000 Palletizer

SLSP

SLPP

LS2

Liczba strumieni świetlnych

brak danych

10–240

14–181

8–96

14, 30

14, 24, 34

20, 30, 40

30,40

14, 30

14, 25

300–2100

120–1200

150–1800

750–1800

150–1800

270–1810

150–1800

6, 18

Rozdzielczość [mm] Wysokość strefy chronionej [mm] Zasięg [m]

ności. Najczęściej tę funkcję wykorzystuje się w systemach produkcyjnych z przenośnikami taśmowymi. Używane są też polskie nazwy tej funkcji: przesłanianie, wyciszanie, zawieszenie działania. Praca cykliczna – funkcja umożliwiająca włączanie kurtyny tylko na określony czas. W praktyce kurtyna powinna chronić strefę niebezpieczną tylko podczas pracy maszyny. Jeżeli maszyna wykonuje np. jakieś operacje cyklicznie, a między cyklami w strefie niebezpiecznej musi pojawić się człowiek, to funkcja ta pozwala zaprogramować odpowiednie działanie kurtyny. Rozdzielczość – odległość między promieniami świetlnymi w barierach i kurtynach wielowiązkowych; najczęściej odległość ta wynosi 14 mm. Strefa ochronna – naruszenie strefy ochronnej (przerwanie wiązki promieni) przez obiekt powoduje natychmiastowe zatrzymanie maszyny (patrz: czas reakcji).

Strefa ostrzegawcza – funkcja umożliwiająca ostrzeganie operatora, że przekroczył zdefiniowaną strefę; nie powoduje to zatrzymania maszyny. Jest to bardzo przydatna funkcja, gdyż często zdarza się, że operator przez nieuwagę na krótko zakłóci pracę kurtyny świetlnej. Zakres temperatury pracy – typowy zakres temperatury wynosi od 0 °C do 55 °C. Kurtyny świetlne niektórych producentów mogą pracować także w temperaturach ujemnych, np. –5 °C (Grein) lub –10 °C (Panasonic, Schmersal). Zasięg pola – maksymalna odległość między nadajnikiem a odbiornikiem kurtyny świetlnej. Typowe wykonania kurtyn mają zasięg 7 m, ale niektórzy producenci oferują kurtyny o zasięgu do 15 m (np. Grein). Zasilanie – typowe napięcie zasilania kurtyn świetlnych wynosi 24 V DC. Niektórzy producenci (np. Grein) dostarczają również wykonania kurtyn zasilanych napięciem 230 V AC lub 110 V AC.

Przegląd ofert poszczególnych firm Balluff Niemiecka firma Balluff, która powstała w 1921 r., a od 1998 r. ma swój a)

Fot. 1. Elementy optoelektroniczne firmy Balluff: a) karty świetlne, b) fotokomórki ramowe

Fot. Balluff, .steute

Firma

PILZ

Schmersal

Sels

PSEN op2B

PSEN op4F

PSEN op2H

SLC 440

SLG 440

LS4ER0B

LS2ER30015

brak danych

1–14

2–30

brak danych

2, 3, 4

315, 415, 515

14, 30

300, 400, 500

400

150–1800

147–1800

300–1800

170–1770

500–900

810

760

1210

300

20, 60

2,1

oddział w Polsce, oferuje różnorodne rozwiązania technologiczne z zakresu sensoryki: czujniki mechaniczne i elektroniczne, przetworniki położenia, systemy identyfikacji oraz inne układy stosowane w automatyce przemysłowej. Wśród tej bogatej oferty znajdują się także elementy optoelektroniczne, stosowane w systemach bezpieczeństwa. Kurtyny świetlne (nazwa firmowa to „krata świetlna”) mają kilkadziesiąt promieni świetlnych i są przeznaczone do pracy na niewielkich odległościach. Kurtyny świetlne firmy Balluff są stosowane nie tylko w systemach bezpieczeństwa pracy, lecz także do liczenia części, pomiaru wysokości obiektów, kontroli położenia obiektu oraz w innych podobnych zadaniach. Wiele równoległych promieni świetlnych mają fotokomórki ramowe (fot. 1b), umożliwiające wykrywanie obiektów o niewielkich wymiarach. Mogą one być wykorzystywane np. do sygnalizowania przekroczenia niebezpiecznej strefy przez palec operatora. Czujniki serii BOS 50K zawierają jeden promień świetlny, pracujący w różnych układach: jednokierunkowo, dyfuzyjnie, refleksyjnie lub odbiciowo z eliminacją wpływu tła. Jednokierunkowa fotokomórka emituje widzialne światło czerwone i jest niewrażliwa na obce źródła światła; ma zasięg do 60 m.

Grein Fot. Balluff, .steute

640

Włoska firma Grein jest jednym z największych producentów barier i kurtyn świetlnych, przeznaczonych do zastosowań w przemyśle – w systemach bezpieczeństwa pracy. Firmę Grein w kraju reprezentuje firma .steute Polska.

Grein oferuje wiele wersji barier i kurtyn świetlnych bezpieczeństwa (fot. 2a): typoszereg ASTER seria BE, typoszereg ASTER seria IN, typoszereg ASTER seria AI i typoszereg ARTScan 4500.

LS4ER30120LH FCP300-17-2100

ne głównie do pras z dużym przedpolem (fot. 2b). Pozioma i pionowa kurtyna są połączone kaskadowo do jednego (zewnętrznego lub wewnętrznego) modułu kontrolnego. Kurtyny ARTScan przeznaczone są do detekcji i pomiarów, umożliwiając rozpoznawanie wymiarów i kształtu obiektu. Rozdzielczość tych kurtyn wynosi od 6 mm do 330 mm, zaś długość od 231 mm do 2000 mm.

Leuze

Fot. 2. Bariery i kurtyny ochronne serii BE firmy Grein

Bariery i kurtyny świetlne bezpieczeństwa ASTER serii BE są wyposażone w zewnętrzny moduł kontrolny oraz jednokierunkowy muting z dwoma czujnikami działającymi jednocześnie lub z czterema czujnikami działającymi sekwencyjnie. Bariery i kurtyny ASTER serii IN od dołu mają martwą strefę o wysokości 165 mm i są wyposażone w zintegrowany wewnętrzny moduł kontrolny. Parametry techniczne tej serii są takie same, jak serii BE. Kurtyny typoszeregu ASTER serii AI mają kształt litery L i są przeznaczo-

Niemiecka Firma Leuze, założona w 1963 r., od samego początku produkowała różnego rodzaju czujniki dla automatyki przemysłowej. Reprezentantem Leuze w Polsce jest wrocławska firma Balluff. Obecnie w bogatej ofercie produktów marki Leuze są czujniki przełączające, sensory pomiarowe, systemy transmisji danych, elementy układów identyfikacji obiektów oraz urządzenia bezpieczeństwa pracy. W tej ostatniej grupie firma wyróżnia: optoelektroniczne sensory bezpieczeństwa, bezpieczne urządzenia blokujące, przełączniki i sensory zbliżeniowe. W grupie optoelektronicznych sensorów bezpieczeństwa oferowane są kurtyny świetlne bezpieczeństwa, urządzenia bezpieczeństwa z jednym promieniem lub z wiązką promieni świetlnych oraz skanery laserowe. Tak różnorodna oferta pozwala na wybór odpowiedniego rozwiązania, w zależności od złożoności konkretnej aplikacji. Na stronie internetowej firmy Leuze dostępny jest program, umożliwiający wybór urządzenia w zależności od wymagań użytkownika, takich jak np. zasięg, liczba promieni, rozdzielczość i inne parametry.

Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

rynek i technologie KURTYNY I BARIERY OCHRONNE

Fot. 3. Kurtyny i bariery świetlne firmy Leuze: a) seria MLC Basic, b) seria MLD 500

Kurtyny świetlne obejmują sześć serii: MLC 500, MLC 300, SOLID-4, SOLID-2 i COMPACTplus. Kurtyny serii MLC 500 spełniają warunki bezpieczeństwa typu 4 i mogą być wyposażone w funkcje podstawowe, standardowe oraz rozszerzone. Kurtyny MLC 300 w wersji podstawowej (bezpieczeństwo typu 2) mają najważniejsze funkcje do niezawodnej kontroli dostępu do strefy zagrożenia. Seria SOLID-4 jest przeznaczona do szczególnie trudnych warunków przemysłowych, a funkcje są dopasowane do zastosowań zgodnych z typem 4. Kurtyny tej serii są smukłe i łatwe w montażu. Seria COMPACTplus charakteryzuje się wysoką funkcjonalnością i łatwością użytkowania – podstawowe funkcje mogą być wybierane za pomocą przełączników mechanicznych, zaś funkcje rozszerzone są konfigurowane programowo. Wielowiązkowe urządzenia bezpieczeństwa obejmują pięć serii:

MLD 500 transceiver, MLD 500, MLD 300, MLD 300 transceiver i SOLID-2SF. Seria MLD 500 typu 4 może być standardowa lub stosowana z różnymi funkcjami (modele MLD 510, 520, 530, 535). Urządzenia bezpieczeństwa z jednym promieniem świetlnym (typu 4 i typu 2), ze względu na kompaktowe wymiary, są stosowane w ograniczonych przestrzeniach. Łatwo jest je zintegrować z konstrukcją maszyny i urządzeń produkcyjnych. Konfiguracja jest dokonywana za pomocą okablowania, bez użycia komputera.

OEM Szwedzka firma OEM International powstała w 1974 r., a częścią tego koncernu jest warszawska firma OEM Automatic, działająca od 1998 r. W bogatej ofercie skierowanej do producentów i użytkowników różnych urządzeń produkcyjnych znajdują się także

Fot. 4. Kurtyny świetlne firmy OEM: a) GuardShield typu 4, b) GuardShield z modułem programującym

komponenty bezpieczeństwa: moduły, sterowniki, wyłączniki blokujące, system kontroli dostępu, urządzenia stopu awaryjnego, urządzenia sterownicze, bariery, kurtyny, listwy i maty bezpieczeństwa, skanery oraz wygrodzenia bezpieczeństwa. Firma oferuje następujące serie kurtyn świetlnych: GuardShield typu 2 i typu 4, GuardShield z zewnętrznym modułem programującym, Guard-Shield Safe i GuardShield Micro. Kurtyny bezpieczeństwa Guard-Shield typu 2 mają unikalną budowę, uniemożliwiającą ich skręcanie się przy najdłuższych profilach. Są stosowane na liniach montażowych i w maszynach pakujących. Kurtyna GuardShield typu 4 (fot. 4a) składa się z nadajnika, odbiornika i modułów kontrolnych połączonych kablami. Wyposażona jest w funkcje bankingu oraz monitorowania urządzeń zewnętrznych. GuardShield z zewnętrznym modułem programującym (fot. 4b) umożliwia wyłączenie części promieni (muting) w celu ignorowania przemieszczających się określonych obiektów – taki zewnętrzny moduł ułatwia i przyśpiesza przeprogramowywanie kurtyny. Kurtyna GuardShield Safe typu 2/4 wyposażona jest w system laserowy ułatwiający instalację. Oprócz funkcji podstawowych kurtyny te można wyposażyć w funkcje blokady startu/restartu, monitorowania urządzeń zewnętrznych, zezwolenia startu, mitingu i inne. Kurtyna GuardShield Micro typu 4 przeznaczo-

Fot. 5. Przykłady kurtyn świetlnych firmy Panasonic: a) SF2C-H8, b) fragment kurtyny SF4C-H8

Fot. Leuze, OEM, Panasonic, Pilz, Schmersal-Polska

na jest do maszyn i urządzeń produkcyjnych o niewielkiej przestrzeni roboczej. Podobne kurtyny, jednak o nieco innych parametrach technicznych, wraz z kontrolerem i wielofunkcyjnym modułem bezpieczeństwa MSR42 Micro 400, oferują również firmy AllenBradley i Rockwell Automation.

Fot. Leuze, OEM, Panasonic, Pilz, Schmersal-Polska

Panasonic Historia firmy Panasonic wywodzi się od założonej w 1957 r. małej firmy produkującej mikroprzełączniki. Od 1970 r. firma działała pod nazwą Matsushita Electric Works, wciąż zwiększając zakres produkcji elementów automatyki. W 2008 r. zmieniono nazwę na Panasonic Electric Works. Dziś firma ma oddziały na całym świecie. W Europie jest obecna od 1990 r., a w 2006 r. w Warszawie powołana została spółka Panasonic Electric Works. W Polsce jest aż 11 dystrybutorów produktów firmy Panasonic, wśród których są m. in. Automatech, Elmark i Soyter. W ofercie firmy Panasonic jest kilka serii kurtyn świetlnych bezpieczeństwa: SF2A, SF2B, SF2C, SF2EH, SF2N, SF4B i SF4C. Kurtyny świetlne SF2B oferowane są aż w 32 odmianach i przeznaczone są głównie do ochrony dłoni oraz ramienia. Spełniają warunki bezpieczeństwa typu 2. Obudowa wykonana jest z aluminium i ma przekrój 24 mm x 28 mm, wysokość od 223 mm do 1966 mm i masę od 0,17 kg do 2,5 kg. Nowsza seria SF2C ma obudowę wykonaną z żywic, w efekcie czego jest lżejsza i mniejsza – jej szerokość wynosi 13,2 mm. Jest również łatwiejsza w instalacji – podłączenie nadajnika i odbiornika realizowane jest pięcioma przewodami. Kurtyny świetlne SF4B oferowane są w ponad 40 modelach i spełniają warunki bezpieczeństwa typu 4. Mają krótki czas reakcji (14 ms) i są wyposażone w takie funkcje, jak: wyciszanie, stałe i zmienne wykrywanie oraz autodiagnostyka. Seria SF4C ma jeszcze krótszy czas reakcji (7 ms) dla wszystkich modeli oraz jeszcze więcej dodatkowych funkcji. Modele SF4C są również mniejsze i lżejsze od SF4B.

ry podstawy bezpieczeństwa: technicznego, ekologicznego, osobistego i ekonomicznego. Filie i przedstawicielstwa tej firmy istnieją w ponad 30 krajach na całym świecie, także w naszym kraju – w Warszawie mieści się siedziba Pilz Polska. W zakresie produktów bezpieczeństwa firma oferuje urządzenia monitorujące pozycje, wyłączniki, systemy bram, optoelektroniczne urządzenia ochronne, optyczne bariery i kurtyny bezpieczeństwa, systemy kamer bezpieczeństwa oraz akcesoria. Optyczna bariera bezpieczeństwa PSEN op2S typu 2 zawiera tylko jeden promień podczerwony, zaś typu 4 – promień podczerwony lub laserowy. Czas reakcji takiej bariery wynosi 333 µs dla lasera i 2 ms dla promienia podczerwonego. W grupie optycznych kurtyn bezpieczeństwa wydzielono urządzenia do ochrony: • palców (seria PSEN op2F), • dłoni i ręki (serie PSEN op2H i op4H), • ciała (serie PSEN op2B i op4B). Kurtyny świetlne firmy Pilz wyposażone są w funkcje mutingu (obejście całkowite lub częściowe), bankingu (wycięcie wiązek), mogą być łączone kaskadowo, można je testować, uruchamiać ręcznie lub automatycznie, monitorować itp.

Schmersal Niemiecka firma Schmersal rozpoczęła w 1947 r. produkcję automatyki elektrycznej. Obecnie zajmuje się różnymi aspektami automatyzacji przemysłu, w tym także technologią bezpieczeństwa. Centrala Schmersal-Polska znaj-

Fot. 6. Optyczne urządzenia bezpieczeństwa firmy Pilz

duje się w Warszawie, a oddziały dystrybucji w Katowicach i Legnicy. Schmersal oferuje różnorodne urządzenia i systemy bezpiecznej obsługi maszyn. W ofercie znajdują się m.in. urządzenia (także w wykonaniach przeciwwybuchowych) do monitorowania osłon bezpieczeństwa i zabezpieczenia stref niebezpiecznych, moduły przekaźnikowe i programowalne sterowniki bezpieczeństwa. Firma proponuje dwa uniwersalne typoszeregi kurtyn i barier świetlnych typu 4. Jest wśród nich osiem modeli barier SLG 440 i dziewięć modeli kurtyn SLC 440. Są one na stałe wyposażone w wiele funkcji, które zwykle oferowane są klientom na specjalne zamówienie. Dobór funkcji, np. różnego rodzaju bankingu (stały, dynamiczny), dokonywany jest podczas ustawiania parametrów, bez użycia komputera, ale za pomocą wyświetlacza i przycisku. Konfiguracja zostaje zapamiętana dla danej aplikacji. Łatwe jest prawidłowe ustawianie nadajnika i odbiornika – służą do tego zarówno uniwersalne kątowniki montażowe, jak i lampki sygnalizacyjne.

Pilz Firma Pilz od ponad 60 lat zajmuje się produkcją, doradztwem i serwisem, w szerokim zakresie automatyzacji. Szczególną uwagę zwraca na bezpieczeństwo automatyzacji, tworząc czte-

Fot. 7. Bariery i kurtyny świetlne firmy Schmersal: a) typoszereg SLC/SLG 440, b) przykład stanowiska z kurtyną świetlną

Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

rynek i technologie KURTYNY I BARIERY OCHRONNE

Fot. 8. Optyczne kurtyny bezpieczeństwa firmy SICK: a) rodzina kurtyn, b) przykład zastosowania kurtyny deTec4

Firma Sels jest obecna na polskim rynku od 1984 r. i oferuje różnego typu czujniki do detekcji i pomiarów, czujniki i systemy wizyjne oraz systemy bezpieczeństwa. W ofercie systemów bezpieczeństwa znajdują się bariery, zarówno w postaci prostych czujników z jednym promieniem świetlnym (seria FS/FE), jak i z trzema (seria LS4EROB o kategorii bezpieczeństwa typu 4) lub czterema (seria LS2EROC typu 2) wiązkami promieni. Kilkanaście kurtyn bezpieczeństwa serii LS2ER typu 2 oraz LS4ER typu 4 ma od 16 do 105 wiązek promieni i zasięg 12 lub 20 m. Producentem barier i kurtyn bezpieczeństwa serii LS, dostarczanych przez firmę Sels, jest Micro Detectors s.p.a. W katalogu firmy Sels prezentowana jest również seria kurtyn świetlnych FCP o czasach reakcji od 1 ms do 2,75 ms.

SICK Firma SICK została założona w 1946 r. w Niemczech. Warszawski SICK jest jednym z wielu jej oddziałów na całym świecie. Obecnie firma dostarcza różnorodne elementy automatyki przemysłowej, w tym także do systemów bezpieczeństwa: kurtyny, kamery i skanery. Bardzo bogata jest oferta optycznych kurtyn bezpieczeństwa. W celu ułatwienia wyboru wydzielono pięć grup kurtyn: najmniejsze, kompaktowe, solidne z podstawowym i pełnym

zakresem funkcji oraz rozwiązania dla specyficznych warunków otoczenia. W grupie najmniejszych kurtyn bezpieczeństwa z podstawową funkcjonalnością oferowane są dwa modele miniTwin4 i miniTwin2, odpowiednio typu 4 i 2 kategorii bezpieczeństwa, o różnych parametrach technicznych. W kurtynach tej serii zastosowano system urządzeń bliźniaczych – nadajnik i odbiornik umieszczono w jednej obudowie. W grupie kurtyn w kompaktowej obudowie, z podstawowym zestawem funkcji, znajdują się cztery modele: C4000 Micro, C2000 Standard, C2000 Cascadable oraz C2000 RES/EDM – wszystkie dostępne w różnych wykonaniach. Kurtyna C2000 standard (typu 2), wykonana w solidnej przemysłowej obudowie z siedmiosegmentowym wyświetlaczem, jest przeznaczona do typowych zastosowań. Grupa kurtyn w solidnej obudowie, z podstawowymi funkcjami, obejmuje cztery modele: deTec4 Core, C4000 Basic, C4000 Basic Plus i C4000 Eco, o różnych parametrach technicznych. Przykładowo kurtyny bezpieczeństwa serii deTec4 Core produkowane są w kilkunastu wykonaniach, o wysokości od 300 mm do 2100 mm. Dla rozdzielczości 14 mm mają zakres pola ochronnego 7 m, a dla rozdzielczości 30 mm zakres ten wynosi 10 m. Mogą być używane w trudnych warunkach pracy, m.in. w niskich temperaturach, nawet do –30 °C.

W grupie kurtyn o solidnej obudowie, z pełnym zakresem funkcji, są również cztery modele o różnych parametrach technicznych: C4000 w wykonaniach Standard i Advanced, C4000 Fusion, C4000 Palletizer oraz M4000 Advanced Curtain. Kurtyny serii C4000 Palletizer typu 4 mają takie funkcje, jak: samouczenie, dynamiczne wygaszenie, wykrywanie palety oraz rozpoznawanie kierunku jej ruchu, eliminowanie przerw w paletach, wielokrotne skanowanie, redukcja rozdzielczości, alternatywa mutingu, kodowanie wiązki i inne. Firma SICK wydzieliła specjalną grupę optycznych kurtyn bezpieczeństwa dla specyficznych warunków otoczenia: C4000 ATEX II 3G/3D (środowisko wybuchowe) oraz trzy modele w obudowie IP69K: M4000 Micro, C4000 Palletizer i C2000 Standard. Te specjalne warunki to np. mycie wodą o temperaturze 80 °C pod ciśnieniem 100 bar, występowanie pary oraz bakterii.

TURCK Główna siedziba i największy zakład produkcyjny firmy Turck znajduje się w Niemczech. Oddział tego światowego koncernu w Polsce powstał w 2001 r. Firma oferuje kilkadziesiąt tysięcy różnych produktów z dziedziny automatyki przemysłowej. Ogromną grupę stanowią czujniki przeznaczone do pomiaru parametrów procesów technologicznych, wykorzystujące różnorodne zasady działania. W grupie czujników fotoelek-

Fot. SICK, Turck

Sels

Fot. SICK, Turck

Fot. 9. Kurtyny świetlne serii EZ-SCREEN firmy Banner: a) kaskadowe połączenie kurtyn, b) przykład zastosowania

trycznych są m.in. czujniki do pomiarów i kontroli, czujniki wizyjne, czytniki kodów oraz kurtyny świetlne. W zakresie optycznych kurtyn bezpieczeństwa firma Turck ściśle współpracuje z amerykańską firmą Banner, specjalizującą się w różnorodnych rozwiązaniach, właśnie z zakresu bezpieczeństwa maszyn. Opolski Tuck jest dystrybutorem produktów firmy Banner w Polsce. Kurtyny bezpieczeństwa serii EZ-SCREEN firmy Banner produkowane są w kategoriach bezpieczeństwa typu 2 i typu 4, w wersji standardowej lub kaskadowej, także ze zintegrowanym mutingiem. Dostępne są trzy wersje obudowy kurtyn: aluminium malowane na żółto, aluminium anodyzowane i niklowane. Wersja niklowana jest odporna na gromadzenie się ładunków elektrostatycznych. Seria kurtyn EZ-SCREEN produkowana jest w kilkudziesięciu typach, o różnych parametrach technicznych. Przykładowo wersja LPM ma wbudowaną funkcję mutingu, którą można konfigurować w siedmiu opcjach. Taka konfiguracja przeprowadzana jest przy użyciu przełączników, tj. bez komputera. Natomiast wykonanie LP, o rozdzielczości 14 mm lub 25 mm i wysokości strefy chronionej do 1800 mm, nie ma stref martwych na całej długości (najczęściej na długości kurtyny znajdują się diody sygnalizacyjne lub wyświetlacz). Czasy reakcji kurtyn EZ-SCREEN LP wynoszą od 8 ms do 43 ms. Kurtyna została wyposażona w funkcje wyga-

szenia tych promieni świetlnych, które mogą być przesłonięte przez elementy maszyny. W najnowszej, piątej generacji kurtyn EZ-SCREEN, szczególną uwagę zwrócono na prostotę instalacji, łatwość konfiguracji, minimalizację okablowania oraz niezawodność użytkowania. Kurtyny te są odporne na wibracje i mogą pracować na prasach.

Podsumowanie Oferta optoelektronicznych barier i kurtyn ochronnych na polskim rynku jest bardzo bogata. Dla różnych zastosowań można wybierać wiele opcjonalnych rozwiązań, nie tylko w ramach oferty różnych firm, ale także jednego producenta. Niektórzy dostawcy umożliwiają użytkownikowi dokonanie automatycznego wyboru typu kurtyny świetlnej, po wprowadzeniu pożądanych parametrów instalacji. Kurtyny świetlne są sensorami, których zadaniem jest stwierdzenie naruszenia chronionej przestrzeni przez człowieka lub produkty (albo elementy urządzeń). Są one wyposażane w różnorodne funkcje, umożliwiające inteligentne działanie w zmieniającym się środowisku. Najczęściej bariery i kurtyny wchodzą w skład całego systemu bezpieczeństwa maszyny i urządzeń produkcyjnych – ich kategoria bezpieczeństwa (typu 2 lub typu 4) powinna być zgodna z wymaganiami określonymi w odpowiednich normach.

Bariery i kurtyny ochronne są chętnie stosowane, ponieważ w odróżnieniu od elementów mechanicznych są urządzeniami uniwersalnymi i można je zastosować w systemach bezpieczeństwa maszyn w różnych przypadkach. Ogromna różnorodność dostępnych na rynku optoelektronicznych barier i kurtyn ochronnych przekłada się także na duże zróżnicowanie cen tych urządzeń, różniących się nie tylko wymiarami i parametrami technicznymi, ale także wielofunkcyjnym oprogramowaniem – ceny wahają się od około 2 tys. PLN do nawet 20 tys. PLN.

dr inż. Jan Barczyk PAR

Źródła: www.balluff.com, www.steute.pl, www.leuze.pl, www.oemautomatic.pl, www.panasonic-electric-works.pl, www.pilz.com/pl-pl, www.schmersal.pl, www.sels.pl, www.sick.com.pl, www.turck.pl.

Zobacz więcej Pobierz bezpłatną aplikację PAR+ App Store | Google Play

Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

Mimo wprowadzania na rynek coraz bardziej innowacyjnych optycznych systemów bezpieczeństwa, nadal prym wiodą dobrze znane odbiorcom kurtyny i bariery świetlne bezpieczeństwa. Urządzenia tego typu są często używane do pracy np. przy zrobotyzowanych stanowiskach produkcyjnych, ale znajdują także szerokie zastosowanie w układach automatyki, służąc do detekcji, pomiarów czy zliczania.

Fot. 2. T-kształtna kurtyna serii ARTSCAN 4500 z funkcją mutingu

Fot. 1. Kurtyna świetlna serii AST-BE

Kurtyny i bariery świetlne GREIN w ofercie .steute Firma Grein, obecna na rynku od blisko 50 lat, a reprezentowana w Polsce przez firmę .steute, jest producentem m.in. różnego rodzaju urządzeń optycznych, znajdujących zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu. Najpopularniejszymi produktami są kurtyny i bariery bezpieczeństwa, a następnie kurtyny świetlne, służące do detekcji i pomiarów oraz bardzo szybkie kurtyny liczące. Oferowane urządzenia charakteryzują się bardzo solidną konstrukcją mechaniczną i są wyposażone w sprawdzoną, niezawodną elektronikę i optykę, zachowując przy tym doskonały stosunek jakości do ceny.

Promocja

Kurtyny i bariery świetlne bezpieczeństwa Firma Grein obecnie produkuje trzy główne typoszeregi kurtyn i barier świetlnych bezpieczeństwa. Najpopularniejszy typoszereg ASTER/AST-BE (fot. 1) jest oferowany w wersjach od 100 mm do ponad 2000 mm długości. Kurtyny są dostępne w rozdzielczości 30 mm, 55 mm, 175 mm lub 320 mm (albo 40 mm, 65 mm, 185 mm i 330 mm – dla wersji o zasięgu zwiększonym do 30 m). Zarówno kurtyny, jak i bariery mogą mieć zasięg do 15 m w wykonaniu standardowym, 30 m w wersji

o zwiększonym zasięgu lub nawet 60 m w wersji specjalnej, dostępnej na zamówienie. Duży zasięg pozwala w praktyce na stworzenie wirtualnego wygrodzenia wokół gniazda robotów czy innych maszyn, ułatwiając tym samym transport oraz podawanie i odbiór detali. Obecnie dostępna jest opcja ze zintegrowanym systemem, wspomagającym regulację ustawienia nadajnika i odbiornika względem siebie, co jest istotnym ułatwieniem przy dużych odległościach ich montażu. Kurtyny i bariery można łączyć kaskadowo. Można je też stosować w systemach wymagających użycia mutingu, przy wykorzystaniu dodatkowych czujników optycznych lub wyłączników elektromechanicznych. W komplecie z kurtyną oferowane są moduły sterujące przeznaczone do montażu na szynie DIN i wykorzystujące napięcie 24 V DC, ale też 24 V AC, 110 V AC i 230 V AC, co niekiedy bardzo upraszcza aplikację. Nowością są moduły serii SB, przeznaczone do współpracy z jedną kurtyną/barierą oraz DB, obsługujące dwie kurtyny/bariery – z opcją mutingu lub bez tej opcji. Typoszereg AST-IN funkcjonalnie jest tożsamy z AST-BE, z tym, że w tym przypadku cała elektronika sterująca jest zabudowana w kurtynie lub barierze. Do zasilania urządzeń serii AST-IN wykorzystuje się wyłącznie napięcie 24 V DC. Przedstawiony na fot. 2 typoszereg ARTSCAN 4500 obejmuje kurtyny w wykonaniach L- i T-kształtnych, ze zintegrowanym mutingiem. Czujniki mutingu są zamontowane w poziomych ramionach, a sterownik kurtyny jest zabudowany w jej wnętrzu. Te urządzenia są wykorzystywane m.in. w bardzo popularnych zautomatyzowanych, przelotowych systemach paletyzowania lub załadunku. Dostępny jest także szeroki asortyment osprzętu dodatkowego, obejmujący m.in. kasety sterujące do obsługi funkcji mutingu (z lampą, przełącznikami override, reset itp.), obudowy do modułów sterujących o stopniu ochrony IP65, ochronne tuby pleksiglasowe do ochrony kurtyn i barier, montowanych w terenie otwartym (także z ogrzewaniem), lustra, stalowe wsporniki do montażu kurtyn i luster, cały szereg systemów mocowania oraz niezbędne okablowanie i wtyczki.

Fot. .steute Polska

rynek i technologie KURTYNY I BARIERY OCHRONNE

Rys. 1. Przykładowe zastosowanie kurtyny pomiarowej serii NS – pomiar wysokości opakowań

Kurtyny do detekcji i pomiarowe Grein oferuje także kurtyny serii NS (rys. 1), przeznaczone do zastosowań w automatyce, przy czym w zależności od aplikacji różnią się parametrami optycznymi, rozdzielczością i rodzajem wyjść. Rozdzielczość kurtyn waha się od 6 mm (interpolowana) do 330 mm, a długość od 231 mm do przeszło 2000 mm. W zależności od aplikacji stosuje się różne wyjścia. Kurtyny z wyjściem analogowym nadają się doskonale np. do pomiaru wysokości detali na przenośniku taśmowym i do ich segregowania. Kurtyny z wyjściem RS-232 lub RS-485 (protokół MOD-Bus lub OPEN ASCII) służą m.in. do odwzorowania kształtu detalu, np. przed jego wprowadzeniem do zrobotyzowanej komory lakierniczej albo w celu segregacji lub wykrycia braku.

Rys. 2. Przykładowe zastosowanie kurtyny liczącej serii NI – zliczanie liczby detali metalowych

Nie tylko optyka Firma GREIN wytwarza nie tylko elementy optyczne, ale także podzespoły bezpieczeństwa wrażliwe na dotyk, takie jak maty podłogowe (również w wykonaniach specjalnych i z powierzchnią metalową), listwy bezpieczeństwa i zderzaki bezpieczeństwa, stosowane m.in. w zrobotyzowanych pojazdach samobieżnych. Maty podłogowe są dosyć często stosowane przy gniazdach produkcyjnych, bądź w strefach, w których pracują maszyny. Pozwala to na łatwe wykrycie obecności człowieka, bez udziału często skomplikowanych i dość delikatnych urządzeń optoelektronicznych. Dzięki dużej odporności mechanicznej po matach mogą przejeżdżać wózki widłowe.

tel. 22 843 08 20, fax 22 843 30 52 e-mail: info@steute.pl www.steute.pl, www.kurtyny-swietlne.pl www.wylaczniki-linkowe.pl, www.wylaczniki-nozne.pl

REKLAMA

Fot. .steute Polska

.steute Polska al. Wilanowska 321, 02-665 Warszawa

Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

Forum młodych

Szósta odsłona Sumo Challenge Około 100 konstruktorów i ponad 80 robotów walczących w 12 konkurencjach w ciągu 12 godzin trwania imprezy – te liczby najlepiej świadczą o tym,

za po raz kolejny okazała się świetnym sposobem na popularyzację robotyki. W najbardziej charakterystycznej konkurencji w zawodach robotów, Ericpol Sumo, wojownicy zmierzyli się

aż w sześciu różnych kategoriach wagowych, począwszy od dużych i silnych robotów o wadze 3 kg po maleńkie roboty Nano Sumo, które rozmiarami nie przekraczają pudełka

Zmagania eliminacyjne w kategorii Sumo cieszyły się dużym zainteresowaniem publiczności

że Sumo Challenge niezmiennie jest jedną z najważniejszych imprez

Już po raz szósty w niepowtarzalnej scenerii łódzkiego centrum Manufaktura roboty zmierzyły się w różnych konkurencjach, w których o końcowym wyniku w równym stopniu decydował ich spryt, szybkość i siła. Pojedynki mechanicznych sportowców obserwowała licznie zgromadzona publiczność, a impre-

Fot. Anna Traczyk, Tomasz Łasica

w polskiej robotyce amatorskiej.

Pokaz jednego z robotów z Politechniki Łódzkiej

od zapałek. Bardzo dużą popularnością cieszyły się zmagania w kategorii LEGO Sumo, która po raz pierwszy została włączona do oficjalnych konkurencji na imprezie. Z racji łatwiejszej budowy i prostszego programowania w konkurencji brali udział zawodnicy w bardzo różnym wieku – jak równy z równym walczyli dziewięcioletni

Roboty Sumo gotowe do rozpoczęcia walki (Big Slim vs Skipper)

uczniowie podstawówek oraz studenci. Sporym zainteresowaniem cieszyły się również kategorie Mini Sumo Plus oraz Micro Sumo, które również debiutowały na zawodach. Tradycyjnie na głównej scenie imprezy przez większość dnia królowały roboty w trzech kategoriach TME Line Follower. Po raz pierwszy w Łodzi

Fot. Anna Traczyk, Tomasz Łasica

Zmaganie w kategorii Micromouse

zastosowano podział na roboty klasyczne i roboty w klasie Turbo, które dzięki stosowaniu odpowiednich turbin, przypominających w działaniu słynne dyfuzory z bolidów Formuły 1, mogą osiągać większe prędkości. W klasie Enhanced na trasie występowały różne przeszkody i utrudnienia, a bardzo trudna trasa finałowa stanowiła niemały problem dla większości robotów. Jednym z najbardziej wzniosłych momentów zawodów były zmagania robotów w labiryncie, czyli Micromouse. W zawodach ostatecznie wystąpiły tylko dwa roboty, jednak ich forma mogła z nawiązką wynagrodzić niewielką obsadę. Dały one pokaz mapowania terenu i wybierania optymalnej trasy, czym rozbudziły wyobraźnię niejednego widza marzącego o autonomicznych samochodach. Zawody uświetniły także pokazy kilku robotów, będących dziełem doktorantów z Politechniki Łódzkiej, związanych z Kołem Naukowym SKaNeR – organizatorem imprezy. Dużą popularnością cieszyły się też warsztaty dla dzieci prowadzone przez firmę AleRobot, która po raz kolejny swoim wkładem bardzo pomogła w organizacji wydarzenia.

Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

Forum młodych

Walka robotów Mini Sumo

Wręczenie nagród w kategorii Sumo (1. Big Slim, 2. Skipper, 3. ŻaIDS)

Robot w kategorii Line Follower

Zorganizowanie imprezy nie byłoby możliwe, gdyby nie olbrzymie wsparcie władz miasta Łodzi oraz sponsorów. Szczególne podziękowania należą się sponsorom głównym zawodów – firmom TME oraz Ericpol. Jak co roku ogromnego wsparcia imprezie udzieliła też Politechnika Łódzka, na której studiują studenci z Koła Naukowego SkaNeR. Podobnie jak w poprzednich latach, impreza zyskała szeroki rozgłos mediach, na co złożyły się zarówno patronaty medialne, jak i pomoc rzeczników prasowych Politechniki Łódzkiej i Manufaktury. Impreza miała również wsparcie czasopism branżowych, takich jak miesięcznik „Pomiary Automatyka Robotyka”. Wielotysięczna widownia udowadnia, że zmagania robotów to temat, który wciąż pasjonuje wiele osób – nawet tych, dla których robotyka nie jest pracą i codziennością. Jesteśmy pewni, że kolejne imprezy (nie tylko w Łodzi, ale w całym kraju i za granicą) zaowocują dalszym rozwojem polskiej robotyki amatorskiej i powstawaniem coraz ciekawszych rozwiązań.

inż. Tomasz Sudoł dr hab. inż. Grzegorz Granosik

Zobacz więcej Pobierz bezpłatną aplikację PAR+

Laureaci kategorii Mini Sumo (1. Enova, 2. Antiga, 3. Mirror)

App Store | Google Play

Fot. Anna Traczyk, Tomasz Łasica

Studenckie Koło Naukowe Robotyki SKaNeR

Zezwala się na korzystanie z artykułu na warunkach licencji Creative Commons Uznanie autorstwa 3.0

Nauka

Analiza dydaktycznych stanowisk Elektronicznych Systemów Bezpieczeństwa nadzorowanych i zarządzanych informatycznie Waldemar Szulc Wyższa Szkoła Menedżerska w Warszawie, Wydział Informatyki Stosowanej i Technik Bezpieczeństwa Streszczenie: W artykule przeanalizowano funkcjonalność 28 stanowisk laboratoryjnych do zastosowań dydaktycznych i badawczych, które utworzono w unikalnym Zespole Laboratoriów Systemów Bezpieczeństwa w Wyższej Szkole Menedżerskiej w Warszawie na Wydziale Informatyki Stosowanej i Technik Bezpieczeństwa. Słowa kluczowe: elektroniczne systemy bezpieczeństwa, systemy alarmowe, bezpieczeństwo, monitoring wizyjny, kontrola dostępu DOI: 10.14313/PAR_203/67

1. Wstęp Utworzenie w 2006 r. pierwszej w Polsce specjalności Bezpieczeństwo Obiektów i Informacji na Wydziale Informatyki Stosowanej i Technik Bezpieczeństwa Wyższej Szkoły Menedżerskiej w Warszawie było przyczynkiem budowy Zespołu Laboratoriów Systemów Bezpieczeństwa – ZLSA. Autor – długoletni pracownik naukowy Wydziału Elektroniki Politechniki Warszawskiej, następnie Wydziału Transportu oraz współpracownik Wydziału Elektroniki WAT – zajmował się i zajmuje problematyką elektronicznych systemów bezpieczeństwa oraz ich informatycznym nadzorem i zarządzaniem [1–3]. Zbudowanie unikalnego laboratorium było ogromnym wyzwaniem. W efekcie powstały stanowiska dydaktyczne i badawcze: 1. Systemy Sygnalizacji Włamania i Napadu (wraz z elementami składowymi systemów), 2. Systemy Kontroli Dostępu (wraz z elementami składowymi systemów), 3. Systemy Sygnalizacji Pożarowej (wraz z elementami składowymi systemów), 4. Systemy Dźwiękowego Ostrzegania (DSO), 5. Systemy Monitoringu Wizyjnego (wraz z elementami składowymi systemów), 6. Zintegrowane Systemy Bezpieczeństwa, 7. Elementy Budynków Inteligentnych wraz z okablowaniem strukturalnym, 8. Zarządzanie i nadzór nad elektronicznymi systemami bezpieczeństwa, 9. Mechaniczne i Elektromechaniczne elementy składowe systemów bezpieczeństwa, 10. Monitoring przewodowy i bezprzewodowy.

Koncepcję Laboratorium Systemów Bezpieczeństwa utworzono równolegle z powstaniem specjalności. Ze względu na wysokie koszty, budowę rozpoczęto w 2008 r. dzięki zaangażowaniu wielu sponsorów. Wstępnie planowano cztery stanowiska, faktycznie powstało ich 12. Do głównych można zaliczyć: 6 stanowisk dotyczących telewizji analogowej i cyfrowej wraz z kamerami IP (sponsorowane przez SONY Poland przy współudziale ALTRAM), 6 stanowisk dotyczących Sygnalizacji Włamania i Napadu (sponsorem SATEL przy współudziale ASTRAL i MULTISYSTEM). Nowoczesne stanowiska dotyczące elektronicznej ochrony obiektów wyposażyła firma AAT. Uroczyste otwarcie Zespołu Laboratoriów Systemów Bezpieczeństwa nastąpiło w marcu 2009 r.

2. Syntetyczny wykaz stanowisk laboratoryjnych 1. Zastosowanie Systemu Sygnalizacji Włamania i Napadu do sterowania urządzeniami infrastruktury technicznej budynku (SATEL), 2. System Sygnalizacji Włamania i Napadu jako system bezprzewodowy (SATEL), 3. System Sygnalizacji Włamania i Napadu realizujący funkcje Systemu Kontroli Dostępu (SATEL), 4. Zarządzanie Systemem Sygnalizacji Włamania i Napadu przez sieć Ethernet (SATEL), 5. Badanie czujek (wszystkie typy) współpracujących z elektronicznymi systemami bezpieczeństwa, (SATEL), 6. Aktywna bariera podczerwieni (SATEL), 7. System Sygnalizacji Włamania i Napadu w wersji rozproszonej (SATEL), 8. System Sygnalizacji Włamania i Napadu w wersji mieszanej (SATEL), 9. System Sygnalizacji Włamania i Napadu w wersji skupionej (SATEL), 10. Analogowy System Monitoringu Wizyjnego (SONY), 11. System monitoringu wizyjnego CCTV i CCTV IP (SONY), 12. Inteligentna kamera IP (SONY), 13. Zastosowanie podczerwieni w Systemach Monitoringu Wizyjnego (SONY), 14. System Sygnalizacji Włamania i Napadu DSC typ PC1832 (AAT), Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

Nauka

Rys. 1. Widok Laboratorium Systemów Alarmowych Fig. 1. View of Alarm Systems Laboratory

15. Domofony (GDE COMMAX), 16. Systemy wideodomofonowe (GDE COMMAX), 17. Systemy wieloabonentowe (GDE COMMAX) 18. Systemy sygnalizacji pożarowej w transporcie (ELTRONIK), 19. System Kontroli Dostępu (ROGER,) 20. Bezprzewodowy System Bezpieczeństwa Agility (RISCO), 21. Zintegrowany System Bezpieczeństwa ProSYS (RISCO), 22. Zdalne zarządzanie elektronicznymi systemami bezpieczeństwa (SATEL, SONY, AAT, RISCO), 23. Badanie bezprzewodowych elektronicznych systemów bezpieczeństwa Firmy JABLOTRON 24. Badanie analogowych i impulsowych systemów zasilających elektroniczne systemy bezpieczeństwa, 25. Cyfrowe systemy domofonowe i wideodomofonowe Firmy ACO, 26. Badanie dźwiękowych systemów ostrzegawczych (DSO) firmy TOA, 27. Badanie cyfrowych systemów ppoż. firmy Schrack-Seconet Polska. 28. Zintegrowany System ppoż. IP (Schrack-Seconet Polska) z DSO (TOA). 29. Mechaniczne i elektromechaniczne urządzenia (DOM POLSKA) Wszystkie stanowiska mają adresy IP. Są zarządzane i nadzorowane w sposób informatyczny. Wiele pracy poświęcono monitoringowi wizyjnemu. Ta część laboratorium została wyposażona w 28 kamer wysokiej rozdzielczości, które współpracują z wideoserwerami oraz kamery IP współpracujące z siecią informatyczną. Na rys. 1 przedstawiono kilka stanowisk dydaktycznych do badań różnych elektronicznych systemów bezpieczeństwa. Na wprost przedstawiono stanowisko do badań zasilaczy stosowanych w monitoringu wizyjnym. Stanowiska laboratoryjne umożliwiły realizację wielu badań i poznanie zagadnień związanych z monitoringiem wizyjnym:

1. Właściwości użytkowe kamery z naciskiem na parametry optyczne, pole widzenia, znajdowanie ustawienia umożliwiającego obserwację tablicy testowej. 2. Właściwości obiektywów, ze szczególnym naciskiem na aberrację widoczną podczas obserwacji tablicy testowej. 3. Zagadnienie rozdzielczości toru wizyjnego z wyraźnym podziałem na ograniczenia natury optycznej i elektrycznej. 4. Wprowadzanie obrazów z kamer do sieci IP, prawdziwe kamery IP, kamery analogowe z koderem IP, różnice, wady, zalety. 5. Kamery z opcją PTZ, podstawowe cechy, sposób sterowania, zastosowania. 6. Praca kamer IP bez urządzeń dodatkowych, połączenie przez wewnętrzny serwer www kamery, możliwość konfiguracji przez sieć IP, dostępne parametry. 7. Praca kamer w większych systemach, wykorzystanie oprogramowania zarządzającego, wady, zalety, porównanie z pracą samodzielną (przez serwer www kamery). Ćwiczenia laboratoryjne prowadzone w Zespole Laboratoriów Systemów Bezpieczeństwa umożliwiają badanie i analizę Elektronicznych Systemów Bezpieczeństwa (ESB) różnych typów, zarówno samodzielnych jak i zintegrowanych (sprzętowo i programowo). Stanowiska umożliwiają też prowadzenie badań naukowych. Ze względu na b. dużą liczbę stanowisk, sukcesywnie opracowywane są instrukcje laboratoryjne. Jest planowane wydanie unikalnego podręcznika dot. ESB. Dołączone fotografie ilustrują tylko małą część stanowisk dydaktycznych, które są na wyposażeniu Zespołu Laboratoriów Systemów Bezpieczeństwa.

3. Charakterystyka dydaktycznych stanowisk ESB w aspekcie informatycznego nadzoru i zarządzania Stanowisko 1 – Zastosowanie Systemów Sygnalizacji Włamania i Napadu do sterowania urządzeniami infrastruktury budynków – składa się z płyty głównej centrali alarmowej INTEGRA64, manipulatora INT-KLCD-BL,

Rys. 2. Stanowisko dydaktyczne do badań central INTEGRA 64 Fig. 2. Didactic stand for studying systems INTEGRA 64

Stanowisko 5 – Zarządzanie Systemem Sygnalizacji Włamania i Napadu przez sieć Ethernet – przeznaczone do badań możliwości zdalnego zarządzania Systemem Sygnalizacji Włamani i Napadu przez sieć Ethernet (np. LAN lub WAN) oraz wykorzystania sieci z protokołem TCP/IP do integracji elektronicznych systemów bezpieczeństwa. Składa się z: płyty głównej centrali alarmowej INTEGRA128, manipulatora INT-KLCDR-BL, modułu ethernetowego ETHM-1, dualnej czujki ruchu SILVER, komputera z oprogramowaniem DLOADX i GUARDX.

Rys. 3. Stanowisko dydaktyczne do badań monitoringu wizyjnego i analizy obrazu Fig. 3. Didactic stand for studying visual monitoring and picture analysis

modułu rozszerzeń wyjśćCA-64 O-R, czujki GRAPHITE, sterownika RE-4K wraz z dwoma pilotami czterokanałowymi, modułu GSM-4, komputera z oprogramowaniem DLOADX i GUARDX (fot. 2). Możliwa jest współpraca z wieloma modemami. Stanowisko 2 – umożliwia badania wszystkich typów czujek współpracujących z Systemami Sygnalizacji Włamania i Napadu – czujki przewodowe, czujki współpracujące z liniami dozorowymi oraz bezprzewodowe. Stanowisko 3 – System Sygnalizacji Włamania i Napadu jako System bezprzewodowy – przeznaczone do badań możliwości zastosowania urządzeń bezprzewodowych w Systemach Sygnalizacji Włamania i Napadu. Składa się z płyty głównej centrali alarmowej INTEGRA32, manipulatora INT-KLCD-BL, modułu kontrolera systemu bezprzewodowego ACU-100, bezprzewodowej pasywnej czujki podczerwieni APD-100, bezprzewodowej czujki magnetycznej AMD-101, bezprzewodowego sygnalizatora zewnętrznego ASP-105, bezprzewodowego sterownika 230 V AC typu ASW-100E, testera poziomu sygnału radiowego ARF-100, czujki AQUA Plus, komputera z oprogramowaniem DLOADX i GUARDX. Na stanowisku jest stosowany analizator widma. Stanowisko 4 – System Sygnalizacji Włamania i Napadu realizujący funkcję Kontroli Dostępu – przeznaczone do badań możliwości zastosowania Systemów Sygnalizacji Włamania i Napadu jako System Kontroli Dostępu. Składa się z płyty głównej centrali alarmowej INTEGRA128, manipulatora INT-KLCDR-BL, modułu ethernetowego ETHM-1, modułu generatora komunikatów głosowych VMG-16, modułu czytnika kart zbliżeniowych CA-64 SR, czytnika kart zbliżeniowych CZ-EMM2, kart zbliżeniowych KT-STD-1, dualnej czujki ruchu SILVER (lub innych), komputera z oprogramowaniem DLOADX i GUARDX.

Stanowisko 6 – Aktywna Bariera Podczerwieni – przeznaczone do badań 8-wiązkowej programowalnej bariery nadawczo-odbiorczej do ochrony m.in.: wejść, wyjść i innych dużych przestrzeni. Składa się z aktywnej bariery podczerwieni ACTIVA-7, komputera z portem RS-232 i oprogramowaniem ACTIVA. Stanowisko pracuje w warunkach rzeczywistych, m.in. kontroluje wejściu do laboratorium. Podgląd wiązek podczerwieni odbywa się informatycznie. Bariera aktywna jest podłączona do centrali alarmowej INTEGRA 128. Stanowisko 7 – System Sygnalizacji Włamania i Napadu w wersji rozproszonej – przeznaczone do badań niezawodności, eksploatacji i możliwości funkcjonalnych Systemów Sygnalizacji Włamania i Napadu zrealizowanych jako system o strukturze rozproszonej. Składa się z płyty głównej centrali alarmowej INTEGRA128, manipulatora INTKLCDR-BL, manipulatora INT-KLCD-BL, wielofunkcyjna klawiatura INT-SCR-BL, modułu ethernetowego ETHM-1, modułu wejść adresowalnych CA-64 ADR, modułu wyjść na szynę DIN: INT-ORS, czujek AQUA (lub innych), dualnych czujek ruchu SILVER (lub innych), czujki ruchu sufitowej AQUA RING, czujek magnetycznych, czujki zbicia szkła INDIGO, przycisków napadowych z pamięcią, testera czujek zbicia – tester INDIGO, komputera z oprogramowaniem DLOADX i GUARDX. Stanowisko 8 – Kontrola Dostępu firmy SATEL – wyposażone w czytniki biometryczne oraz standardowe (w trakcie uruchamiania), system KD ma nadzór informatyczny. Stanowisko 9 – System Sygnalizacji Włamania i Napadu w wersji mieszanej – składa się z płyty głównej centrali alarmowej CA-10P, manipulatora CA-10KLCD, manipulatora CA-10KLED, dwóch modułów wejść CA-10E, modułu syntezera mowy SM-2, czujek AQUA, dualnych czujek ruchu SILVER, komputera z oprogramowaniem DLOAD10. Stanowisko 10 – System Sygnalizacji Włamania i Napadu w wersji skupionej – składa się z płyty głównej centrali alarmowej CA-5, manipulatora CA-5KLCD, manipulatora CA-5KLED, czujek AQUA, dualnych czujek ruchu SILVER. Stanowisko 11 – Analogowy System Monitoringu Wizyjnego – składa się z czterech kamer analogowych, przełącznika sekwencyjnego 8-wejściowego, 4-wejściowego dzielnika obrazu, monitora czarno-białego 17nadzoru wizyjnePomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

Nauka

eksploatacji. Na podkreślenie zasługuje funkcja cyfrowej stabilizacji obrazów eliminująca ich drżenie w przypadku montażu kamery na niestabilnym podłożu, np. na wysokim maszcie. Dynamiczna integracja obrazów pozwala na ostre i czytelne odwzorowanie obiektów ruchomych, co jest szczególnie istotnie podczas przechwytywania pojedynczych klatek wizyjnych. Stanowisko 14 – Zastosowanie podczerwieni w Systemach Monitoringu Wizyjnego składa się z kamery analogowej z oświetlaczem podczerwieni, kamery analogowej kolorowej typu dzień/noc o wysokiej rozdzielczości poziomej, oświetlacza podczerwieni o zasięgu 100 m, monitora kolorowego 7" nadzoru wizyjnego. Na fot. 4 przedstawiono stanowisko dydaktyczne do badań kamer IP w systemie monitoringu wizyjnego z możliwością zastosowania reflektorów podczerwieni dużej mocy – podgląd obrazu. Kamera jest sterowana i nadzorowana informatycznie. Rys. 4. Stanowisko dydaktyczne do badania monitoringu wizyjnego z kamerami IP Fig. 4. Didactic stand for studying visual monitoring with IP cameras

go, monitora czarno-białego 10” nadzoru wizyjnego. Jedna z kamer jest połączona z przełącznikiem sekwencyjnym torem bezprzewodowym pracującym na częstotliwości f = 2,4 GHz. Pozostałe kamery wykorzystują tor przewodowy (kabel koncentryczny). Stanowisko 12 – System Monitoringu Wizyjnego CCTV i CCTV IP – przeznaczone do badań niezawodności, eksploatacji i możliwości funkcjonalnych systemów monitoringu wizyjnego analogowych oraz cyfrowych. Składa się z 4 kamer analogowych czarno-białych SSC-M383CE, 4 kamer analogowych kolorowych o wysokiej rozdzielczości poziomej SSC-E453P, 4 kamer analogowych kolorowych typu dzień/noc o wysokiej rozdzielczości poziomej SSC-E478P, 4 kamer kolorowych sieciowych z protokołem TCP/IP, 4 wideoserwerów SNT-V704 do przesyłania obrazu z kamer analogowych przez sieć TCP/IP, 4 komputerów z oprogramowaniem: IP Setup Program (do wyszukiwania adresów IP kamer i wideoserwerów pracujących w sieci) i Real Shot Manager (do tworzenia inteligentnych systemów monitoringu wizyjnego). Całość jest połączona siecią komputerową. Stanowisko 13 – Inteligentna kamera IP – przeznaczone do badań możliwości funkcjonalnych i eksploatacyjnych kamer IP stosowanych w Systemach Monitoringu Wizyjnego. Składa się z kamery IP typu SNC-RZ50P, komputera z oprogramowaniem: IP Setup Program i Real Shot Manager. Zastosowana kamera jest zintegrowana z obiektywem umożliwiającym 26-krotną zmianę ogniskowej. Kamera wytwarza dwa strumienie danych wyjściowych, każdy może być kompresowany za pomocą algorytmów JPEG, MPEG-4 lub H.264. Liczne funkcje cyfrowej obróbki obrazów, w tym inteligentna detekcja ruchu, pozwalają na dostosowanie kamery SNC-RZ50P do warunków

Stanowisko 15 – System Sygnalizacji Włamania i Napadu DSC typ PC1832 – składa się z płyty głównej centrali alarmowej PC 1832, manipulatora PK 5516-LED, manipulatora LCD RFK5500 z modułem bezprzewodowym, modułu rozszerzeń wejść PC5108, czujek przewodowych (PIR, PIR+MW, czujki wibracyjnej zbicia szkła, czujki magnetycznej) i bezprzewodowych czujek dymu i temperatury, sterownika bezprzewodowego z pilotami, nadajnika monitorującego GSM/GPRS, komputera z oprogramowaniem (rys. 5). Stanowisko 16 – Domofony – składa się ze stacji bramowej DR 2A2N, stacji domowej DP 201R, stacji domowej DP-20HR. Stanowisko 17 – Systemy wideodomofonowe – składa się ze stacji bramowej z kamerą DRC 4CH, monitora kolorowego CDV-71BE, kamery kolorowej CRC-41BQ.

Rys. 5. Stanowisko dydaktyczne do badań przewodowych i bezprzewodowych SSWiN z monitoringiem radiowym (typ DSC) Fig. 5. Didactic stand for studying wire and remote connected SSWiN with radio monitoring (DSC type)

Rys. 6. Stanowisko dydaktyczne do badań systemu ppoż. dla potrzeb transportu Fig. 6. Didactic stand for studying fire detection systems applied in transportation

Rys. 7. Stanowisko dydaktyczne do badań systemu cyfrowego kontroli dostępu (ROGER) Fig. 7. Didactic stand for studying digital access control systems (ROGER)

Stanowisko 18 – Systemy wieloabonentowe (do 2400 użytkowników) – składa się ze stacji bramowej z kamerą DRC-MSC, dystrybutora budynkowego sygnałów CCU-BS, dystrybutora mieszkaniowego sygnałów CCU-FS, stacji domowej CAV-51M.

komunikacyjnego USB–RS-232 typu UT-2USB, kontrolera zintegrowanego z czytnikiem PR621, czytnika zbliżeniowego PRT66LT, kontrolera zintegrowanego z czytnikiem PR611, czytnika zbliżeniowego z klawiaturą PRT64LT, kontrolera zintegrowanego z czytnikiem PR311SE, czytnika zbliżeniowego PRT12LT-BK, modułu rozszerzeń we/wy. XM-2, kontrolera z zasilaczem PR411DR, czytnika zbliżeniowego PRT62LT (2 szt.), symulatorów we/wy (5 szt.).

Stanowisko 19 – Systemy sygnalizacji pożarowej w transporcie – przeznaczone do badań w zakresie funkcjonalności, konfiguracji, programowania i eksploatacji systemów sygnalizacji pożarowej stosowanych w obiektach mobilnych, np. w pociągach INTERCITY. Składa się z centralki sygnalizacji pożarowej CSP1, koncentratora czujek CSP1CA, symulatorów czujek pożarowych (rys. 6). Stanowisko 20 – System Kontroli Dostępu – składa się (rys. 7) z centrali kontroli dostępu CPR32-SE, interfejsu

Stanowisko 21 – Bezprzewodowy System Bezpieczeństwa Agility – składa się z centrali alarmowej Agility Wireless, szyfratora LCD z czytnikiem zbliżeniowym, modułu we/wy z wbudowanym interfejsem X10, detektora zewnętrznego PIR, detektora PIR, detektora PIR/PET, detektora wstrząsowego stłuczenia szkła, detektora zalania, kontaktronu, sterownika zdalnego, pilota 4-przyciskowego,

Rys. 8. Stanowisko dydaktyczne do badań bezprzewodowych SSWiN z nadzorem informatycznym Fig. 8. Didactic stand for studying remote operated SSWiN under computer control

Rys. 9. Stanowisko dydaktyczne do badań bezprzewodowego SSWiN (Jablotron) Fig. 9. Didactic stand for studying remote operated SSWiN (Jablotron)

Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

Nauka

gramowanie DSC oraz RISCO) dołączonego do sieci komputerowej (umożliwiającej połączenie z innymi stanowiskami), linii telefonicznej analogowej, modułu cyfrowej telefonii komórkowej GSM. Na rys. 8 przedstawiono stanowisko do badań bezprzewodowego systemu alarmowego z wieloma czujkami z możliwością satelitarnego przekazu zagrożeń. System jest zarządzany i nadzorowany informatycznie. System ma adres IP. Stanowisko 24 – Bezprzewodowa radiowa sygnalizacja włamania i napadu – system pracuje na częstotliwości f = 866 MHz, Stanowisko zostało wyposażone we wszystkie typy czujek stosowanych w elektronicznych systemach bezpieczeństwa. Na rys. 9 przedstawiono stanowisko do badań bezprzewodowego systemu alarmowego z wieloma czujkami, także bezprzewodowymi. Widoczna jest specjalizowana kamera TV, której obraz przekazywany jest przez GSM. Stanowisko 25 – Uniwersalne systemy zasilające firmy PULSAR przeznaczone do zasilania monitoringu wizyjnego, kontroli dostępu, systemów ppoż., systemów sygnalizacji włamania i napadu. Stanowisko umożliwia też badanie rezerwowych źródeł zasilających – akumulatorów. Stanowisko 26 – Cyfrowe systemy domofonowe i wideodomofonowe – od prostych po systemy z kontrolą dostępu (karty magnetyczne). Rys. 10. Stanowisko dydaktyczne do badań Dźwiękowych Systemów Ostrzegawczych Fig. 10. Didactic stand for studying Sound Alarm Systems

pilota sygnalizacji napadu, pilota sygnalizacji napadu w wersji „zegarek”, zewnętrznego sygnalizatora akustyczno-optycznego.

Stanowisko 27 – Dźwiękowe systemy ostrzegania – typ VM-3000 (Integrated Voice Evacuation System) firmy TOA, stosowany w przypadku zagrożenia pożarowego. Stanowisko (rys. 10) współpracuje, za pośrednictwem łącza transmisyjnego, z cyfrowym systemem ppoż. dowolnego typu (tu z systemem IP firmy Schrack-Seconet Polska). Stanowisko 28 – Cyfrowe systemy ppoż. IP firmy SchrackSeconet Polska. Stanowisko umożliwia symulowanie róż-

Stanowisko 22 – Zintegrowany System Bezpieczeństwa ProSYS – składa się z płyty głównej ProSYS, klawiatury dotykowej z czytnikiem zbliżeniowym, klawiatury LCD, modułu rozszerzenia 8-liniowego, zasilacza impulsowego 3 A (SMPS), zaawansowanego modułu komunikacji IP, interaktywnego modułu głosowego, modułu nasłuchu, modułu zintegrowanej kontroli dostępu, czytnika kart zbliżeniowych, modułu 44 wyjść przekaźnikowych, 8-liniowego rozszerzenia bezprzewodowego, 4-przyciskowego pilota bezprzewodowego, detektora przemysłowego WATCHIN, detektora zewnętrznego WATCHOUT, detektora dualnego serii iWISE, detektora PIR serii Zodiac, detektora zbicia szkła, detektora wstrząsowego, kart zbliżeniowych (5 szt.). Stanowisko 23 – Zdalne zarządzanie elektronicznymi systemami bezpieczeństwa – przeznaczone do badań systemów ochrony terenów zewnętrznych za pomocą analogowej i cyfrowej sieci telefonicznej, sieci komputerowej i interfejsów komunikacyjnych RS-232 i RS-485. Składa się z komputera z oprogramowaniem (DLOADX, GUARDX, DLOAD10, IP Setup Program, Real Shot Manager, opro-

Rys. 11. Stanowisko dydaktyczne do badań Systemu Sygnalizacji Pożarowej: INTEGRAL IP Fig. 11. Didactic stand for studying Fire Alarm Systems INTEGRAL IP

Mikroprocesorowy układ nadzoru i kontroli zasilacza

czerw.

Kontrolki stanu pracy

ziel.

Kontrola stanu zasilania podstawowego

Sygn. akust.

μP

B-1

Kontrola stanu awarii

Tr Filtr sieciowy F-1

230V/50Hz

Filtr F-2

Filtr F-3

Uodn.

Filtr F-4 (EMI)

Układ kontroli ładowania akumulatora I AKU , U AKU

Rys. 12. Układ blokowy zasilacza wyposażony w rezerwowe źródło U = 24 V (±15 %) z mikroprocesorowym nadzorem pracy Fig. 12. Block scheme of a power supply unit equipped with a reserve power source U = 24 V (±15 %) controlled by a microprocessor

+ Uwy

24V

(GND)

Zestyk obudowy

B-2 Tamper + AKU

- AKU

Akumulatory 2x12V

24,20

24,10 lwy=0A lwy=1,5A lwy=2A lwy=2,4A lwy=2,6A lwy=3A lwy=3,4A lwy=3,8A lwy=4,2A lwy=4,6A lwy=5A

Uwy [V]

24,00

23,90

23,80

23,70

23,60 190

200

210

220

230

240

250

260

Uwe [V]

Rys. 13. Charakterystyki: Uwy = f(Uwe), gdy Iwy = I0 = const Fig. 13. Characteristic: Uout = f(Uin) for Iout = I0 = constant

nych zagrożeń pożarowych (różne typy czujek, rys. 11). Może współpracować z Dźwiękowym Systemem Ostrzegawczym firmy TOA. Wizualizacja zagrożeń jest realizowana na dwóch monitorach współpracujących ze specjalną kartą graficzną komputera. Na monitorach jest edytowany chroniony obiekt, a na nim wszystkie czujki ppoż. oraz występujące zagrożenia i zdarzenia.

4. Przykładowe wyniki badań Spośród wielu przedstawionych stanowisk laboratoryjnych wybrano (dla przedstawienia istotnych danych) to, które

dotyczy zasilania elektronicznych systemów bezpieczeństwa. Przykładowe wyniki badań i pomiarów (stanowisko 25) dotyczą zasilacza (rys. 12) stosowanego w systemach ppoż. (stanowiska 28 i 27). Wybrane istotne wyniki badań zostały przedstawione na rys. 13–15. Charakterystyka obciążeniowa UWY = f(UWE) dla IWY = I0 = const (rys. 12) świadczy o dobrym wskaźniku stabilizacji napięcia wyjściowego. Charakterystyka U WY = f(I WY), gdy U WE = const (rys. 14) przedstawia utrzymanie stabilnego napięcia wyjściowego UWY (24,16 V £ UWY £ 23,85 V) przy dużych zmianach napięcia wejściowego od 190 V do 260 V. Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

Nauka

24,20

24,10

Uwe=190V

24,00

Uwe=200V

Uwy [V]

Uwe=210V Uwe=220V Uwe=230V

23,90

Uwe=240V Uwe=250V

23,80

Uwe=260V

23,70

23,60 0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50

5,00

Iwy [A]

Rys. 14. Charakterystyki: Uwy = f(Iwy), gdy Uwe = const Fig. 14. Characteristic: Uout = f(Iout) for Uin = constant

90,00 80,00 70,00 Uwe=190V

sprawność [%]

60,00

Uwe=200V Uwe=210V

50,00

Uwe=220V

40,00

Uwe=230V Uwe=240V

30,00

Uwe=250V Uwe=260V

20,00 10,00 0,00 0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50

5,00

KG =

Tm Tm + Tn

Iwy [A]

Rys. 15. Charakterystyki: sprawność η = f(Iwy) dla Uwe = const Fig. 15. Characteristic: efficiency η = f(Iout) when Uin = constant

Na rys. 15. przedstawiono charakterystykę sprawności h badanego zasilacza w zależności od zmian napięcia wejściowego – w zakresie od 190 V do 260 V. Otrzymane wyniki świadczą o dużej sprawności zasilacza przeznaczonego do stosowania w systemach ppoż. Sprawność h dla zasilaczy impulsowych z nadzorem mikroprocesorowym (rys. 12), znacznie wzrasta i może zawierać się w granicach 84 % £ h £ 94 %. Zbadano również wskaźnik określający niezawodność pracy zasilaczy, które są specjalnie projektowane do stosowania w ESB

Jest to tzw. wskaźnik gotowości KG zasilaczy [8]. Badanie wskaźnika KG jest długofalowe i żmudne, ale bardzo istotne. W takcie badań niezawodnościowo-eksploatacyjnych trwających 12 miesięcy (8760 h), określając czas naprawy pojedynczego uszkodzenia Tn = 0,5 h oraz znając czas poprawnej pracy układu zasilającego Tm, określono wskaźnik gotowości KG = 0,9994, co

stanowi bardzo dobry rezultat. Należy wyraźnie podkreślić, że badane zasilacze były wykonane bardzo starannie przez renomowaną polską firmę specjalizującą się w budowie tego typu urządzeń. Trzeba także pamiętać, że zasilacze zasilające systemy ppoż. to urządzenia, które muszą mieć (ze względu na bezpieczeństwo ludzi i obiektów) bardzo wysoki wskaźnik niezawodnościowy (gotowości).

5. Podsumowanie i wnioski Ważną rolę przy budowie i konfiguracji stanowisk odgrywa Studenckie Koło Naukowe Technik Bezpieczeństwa, którego opiekunem naukowym jest autor. Bardzo istotna jest budowa nowoczesnego Laboratorium Miernictwa i Elektroniki, bez którego badania naukowe oraz zajęcia dydaktyczne są niemożliwe. Dotychczas laboratorium było realizowane w postaci wirtualnej za pomocą kolejnych wersji programu TINA, od stycznia 2013 r. budowane jest w wersji rzeczywistej. To duże wyzwanie zważywszy, że literatura na temat ESB jest bardzo uboga. Trzeba pamiętać o nowych normach, które obowiązują od przystąpienia Polski do UE. Prawie wszystkie istniejące normy PN uległy zmianie. Ponieważ stanowiska wyposażone są w różne czujki i czytniki (także biometryczne), konieczna jest wiedza z chemii, fizyki i medycyny oraz znajomość zjawisk kompatybilności elektromagnetycznej. Prezentowane stanowiska dydaktyczne i badawcze stanowią nowość w Polsce. Zespół Laboratoriów Systemów Bezpieczeństwa to największy projekt zrealizowany na polskiej uczelni.

czących zabezpieczenia. Zalecenia dotyczące zastosowań. 8. Szulc W., Problemy niezawodnościowo-eksploatacyjne układów zasilających elektroniczne systemy bezpieczeństwa, „Pomiary Automatyka Robotyka”, nr 1/2012, 54–63.

Analysis of didactic stands for Electronic Safety Systems from the point of view of computer supervision and management Abstract: The article is devoted to the analysis of 28 laboratory stands in the unique Alarm System Laboratories built and operated in the Department of Applied Computer Science of the Warsaw Management Academy. Keywords: electronic safety systems, alarm systems, safety, vision control, access control

Artykuł recenzowany, nadesłany 9.12.2013 r., przyjęty do druku 27.12.2013 r.

Bibliografia 1. Szulc W., Rosiński A., Prace badawcze własne, Bezpieczeństwo Obiektów i Informacji, WSM, Warszawa, 2009–2013. 2. Szulc W., Rosiński A., Wybrane zagadnienia z miernictwa i elektroniki dla informatyków (część I analogowa), Wyd. WSM, Warszawa 2012. 3. Szulc W., Rosiński A., Wybrane zagadnienia z elektroniki cyfrowej dla informatyków (część II cyfrowa), Wyd. WSM, Warszawa 2012. 4. Instrukcje serwisowe firm: SATEL, ROGER, JABLOTRON, SCHRACK-SECONET- Polska, TOA, RISCO, ROGER, ELTRONIK, AAT, SONY, PULSAR, GDE, ACO, DOM POLSKA, NDN, GALAXY (2009–2013). 5. Nawrocki W., Komputerowe systemy pomiarowe, Wyd. WKiŁ, Warszawa 2002. 6. Kałużny P., Telewizyjne systemy dozorowe, Wyd. WKiŁ, Warszawa 2008. 7. Normy: PN-EN 50130, PN-EN 50133, PN-EN 50132, PN-EN 50130, PN-EN-50131-6, PN-EN 50131-1 Zasilacze, PN-E-08350-4:1997 Systemy pożarowe, Zasilacze, PN-EN 50132-7:2003 Systemy alarmowe. Systemy dozorowe CCTV w zastosowaniach doty-

doc. dr inż. Waldemar Szulc Od 1965 r. pracownik naukowy Politechniki Warszawskiej na Wydziałach: Komunikacji, Elektroniki, Instytutu Transportu oraz na Wydziale Transportu. Zajmował się problematyką: Telekomunikacji, Radiokomunikacji, Radiolokacji, Podstaw Elektroniki i Elektroniki ze szczególnym uwzględnieniem układów dla potrzeb Transportu oraz Elektronicznymi Systemami Bezpieczeństwa Obiektów. Od 2011 r. jest kierownikiem Katedry Technik Bezpieczeństwa. Jest autorem lub współautorem ponad 10 patentów oraz autorem lub współautorem ponad 52 wdrożeń urządzeń elektronicznych dla potrzeb PKP. Jest autorem lub współautorem ponad 150 publikacji. Brał udział w ponad 35 pracach o charakterze naukowo-badawczym. Był dziekanem i prodziekanem Wydziału Informatyki Stosowanej i Technik Bezpieczeństwa w Wyższej Szkole Menedżerskiej w Warszawie. Jest autorem lub współautorem wielu unikalnych rozwiązań z dziedziny Bezpieczeństwa Obiektów o charakterze specjalnym. Współautor koncepcji, zaprojektowania i uruchomienia Zespołu Laboratorium Systemów Bezpieczeństwa w Wyższej Szkole Menedżerskiej w Warszawie. e-mail: waldemar.szulc@mac.edu.pl

Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

Nauka

Zezwala się na korzystanie z artykułu na warunkach licencji Creative Commons Uznanie autorstwa 3.0

Particle Filter in State Vector Estimation Problem for Power System Piotr Kozierski*, Marcin Lis**, Joanna Ziętkiewicz* *Institute of Control and Information Engineering, Faculty of Electrical Engineering, Poznan University of Technology **Institute of Electrical Engineering and Electronics, Faculty of Electrical Engineering, Poznan University of Technology

Abstract: Particle Filter is a tool, which has been used more frequently over the years. Calculations with using Particle Filter methods are very versatile (in comparison to the Kalman Filter), which can be used in high complex and nonlinear problems. Example of such a problem is the power system, where Particle Filter is used to state estimation of network parameters based on measurements. Paper presents theoretical basis regarding Particle Filter and power system state estimation. Results of experiment have shown that Particle Filter usually gives better outcome comparing to the Weighted Least Squares method. In extension Multi Probability Density Function Particle Filter is proposed, which improves obtained results so that they are always better than Weighted Least Squares method. Keywords: particle filter, state observer, state estimation, power system, weighted least squares

network and explains how the object was modelled. Simulation results are shown in fifth chapter. In the sixth chapter Multi PDF PF is proposed and simulation results are shown.

2. Particle Filter PF principle of operations is based on Bayesian estimation and is one of the possible implementations of Recursive Bayesian Filter [3]

posterior 6447448 ( ( ) ( )) =

likelihood 644 7448 6444prior 74448 ( ( ) ( )) ( ( ) ( 1))

( ()

( − 1))

evidence

where prior probability density function (PDF) is given by

DOI: 10.14313/PAR_203/76

(2)

1. Introduction Particle Filter has been used for about 20 years. It was caused by high computational requirements, especially in high-dimensional objects. In relation to this, PF usefulness grows with the development of technology and computational power. In addition, advantage of PF is its easiness to implement parallel computing, which in recent years is becoming more and more popular [15]. Good implementation with the use of FPGA systems allows to reduce computation time even by few magnitude orders [13]. PF, on the contrary of Kalman Filter, can be used to linear and nonlinear objects, but in practice it is used only to high nonlinear problems. In the following article, nonlinear, multidimensional object – power system was chosen. This is one of a few attempts that can be found in literature to use PF in such as complex problem – in given task, there are 14 state variables and even more input signals. Second chapter introduces particle filter operation principle. Third chapter is devoted to state estimation of power system. Fourth chapter describes proposed power

(1)

In (1–2) assumed that x(k) represents state vector in time step k, y(k) is the measurement vector in time step k, and

Y (k ) = {y (1) , y (2) , K , y (k )}

(3)

The uniqueness of this implementation is caused by represent posterior density by set of particles, where each has values xi(k) and weight qi(k). Set of all particles {xi(k),qi(k)} i = 1, ..., N gives information about PDF p(x(k)|Y(k))

(4)

Based on strong law of large numbers, it can be written that

(5)

Each iteration in PF algorithm consists of two parts: prediction and update (respectively (2) and (1)). Transition density p(x(k)|x(k – 1)) and likelihood p(y(k)|x(k)) are given with the knowledge of the system. PF algorithm was proposed in 1993 by Gordon, Salmond and Smith [8] and it was named Bootstrap Filter. It is one of SIR (Sequential Importance Resampling) algorithms varieties, which is very simple to implement. Bootstrap Filter operation principle is shown below.

Algorithm (Bootstrap Filter)

1. Initialization. Draw N particles from initial density xi(0) ~ p(x(0)). Set initial particle weights qi(0) = 1/N and initial time step k = 1. 2. Prediction. Draw particles from importance density xi(k) ~ p(x(k)|xi(k – 1)). 3. Update. Compute weights values of all particles using expression q*i(k) = p(y(k)|xi(k)). 4. Normalization. Normalize weights so that the sum is equal 1. 5. Resampling. Draw new particles set based on posterior PDF. 6. Iteration end. Compute state estimation using (4). Time step update k = k + 1. Go to step 2. Information about PF were presented very briefly. Additional knowledge and more accurate description can be found in literature. A very extensive publication is [5], but it is recommended only for the experienced particle filter designers. If one would like to learn basics, it is suggested to read [2, 10 or 14]. Position [16] is also recommended because of rich illustrations and wide description of the use PF in robotics.

3. Power system state estimation There exist lots of power systems worldwide. Each of them supplies electrical energy to thousands or millions of people and each of them requires estimation of its internal state. Thanks to the information of power distributor it is possible to calculate power flow in network, protect it of any possible failures (N – 1 rule – system is able to withstand the loss of any single component [12]) and find optimal power flow (OPF) in order to minimize losses and costs of energy production [9, 18]. Estimation goal is to obtain state vector x based on measurements y, which are (generally) nonlinearly dependent on the state y = h(x)+n (6) In equation (6) h(x) means a true values vector of measured parameters, y is a measurement vector, and n is a measurement noise vector. State vector in power system is a set of nodal voltage magnitudes and angles

where B is a number of all network buses (nodes).

(7)

Buses are linked by lines with a certain admittance 1 1 = Z ij Rij + jX ij

y ij =

(8)

where Rij and Xij are resistance and reactance between i-th and j-th buses. Based on (8), the admittance matrix of size B × B is created according to

i ≠ j

Y ij = −y ij Y ii =

(9)

 y ′ij

 + y ij  2 

∑  j =1 j ≠i

(10)

Based on Euler’s formula, the following notation can be assumed

(11)

( µ )

⋅

(12)

Usually measured values are the powers (nodal and flow) and voltages (magnitude). In the calculations it is possible to take into account the currents, but in practice it was never used on a wide scale [11]. The relationship between all types of measurements and state vector (admittance values are given together with the network topology) is given by [1]: –– real and reactive power injection at bus i

∑U U Y

Pi (U , δ ) = Pi =

j =1

(

)

cos δ i − δ j − µij

(13)

(14)

–– real and reactive power flow from bus i to bus j

Pij (U , δ ) = Pij = U i2Yij cos

(

)

U iU jYij cos

(U δ)

( (

(δi

δj

µij )

µ 2 i

)

yij′

)

(15)

(16)

In expression (16) y’ij/2 there is the half total line charging susceptance [19]. A special case is the voltage measure, which is linearly dependent on the state vector (one of a state variable is measured directly). One may notice the difference of phase angles in each equation. It is required to choose the reference angle, that will be constant δr = 0. By doing that state vector dimension is decreased by 1. Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

Nauka

3.1. Weighted least squares estimation method

In order to estimate the state vector, weighted least squares (WLS) method was used. It assumes the knowledge about initial state x(0). Goal of this method (like in PF) is a selection of state x, so sum of squares between measured value and calculated one based on x was as low as possible. Formally it can be written as

min J

( ) min

([

( )]

[

)

( )]

(17)

where h(x) is the value vector calculated from state variables and W is weight matrix, which possesses the elements only on diagonal 1 σ 12 0  0 1 σ 22 W =  M M  0 0 

L L O L 1

0 0 M

     σ m2 

(18)

where σi2 is noise variance i-th measure, m is a number of all measurements in network. Iteration equation to calculate state variables is given by expression

( )

H = H x (t )

( )

 ∂h x (t )  ∂h1 x (t )  1  L ∂ ∂ x x 1 2B − 1    (20) = M M    ∂hm x (t )  ∂hm x (t ) L  ∂x 1 ∂x 2B −1  

Formula derivation (19) is available in [1, 7 and 11].

4. Simulated system In simulation, the 7-node network was used, proposed in [17], which is presented in fig. 1. Parameters of the network were shown in table 1, and initial state of the system in table 2. On fig. 1. were marked the places from which the measures were taken. One can see that the bus 5 does not have any measurements, but overall the state vector can be estimated correctly. In case of PF, the system was written in a form of equations: x1k = x1k −1 + v1k −1 + u1k −1 + p1k −1 M x 2kB −1 = x 2kB−1−1 + v 2kB−1−1 + u 2kB−1−1 + p2kB−1−1

y1k = h1 (x k ) + n1k

(21)

(t + 1)

(t )

+ ∆x

(t )

≈ −1

( )

≈ x (t ) + H TWH  H TW y − h x (t ) 

(19)

y = hm (x k ) + nmk k m

where k – 1 means the previous time step, u is the control vector, whereas v, p and n are noises – respectively syswhere H is Jacobi matrix, therefore it is a partial derivatem, control and measurement (all of them are Gaussian). tives matrix The modelled system has 13 state variables (assumption was made that first node is reference, so angle δ1 is not included into state variables), 13 input signals and 32 output signals (because measurement occurs in 32 places U in the system). 6 5 There is a need to explain what control Q Q Q and noise control is. Particle filter has Q Q 4 possibility to observe state of the system 1 P P Q not only from its outputs but also from U U U P Q using input signals. In relation to this, P Q P assumption can be made that one knows 7 Q P certain control signal, which modifies P Q Q values of state variables from previous P P Q P time step. This control signal can be 3 2 U U realized by preliminary assessment, what P Q P Q value can be. For simplicity assumed that this information is available, but also that Fig. 1. Power system network with marked measurements points. In the circles it has high control noise (error) of approthere are buses numbers. Double circle inform that this is a generator, single circles means loads nodes. In the grey circles there are bus power ximately 20 %. injections and voltage magnitudes measurements. Letters in grey rectanIn case of WLS calculation was gles represent measured line power flows conducted according to formula (19). Rys. 1. Sieć elektroenergetyczna z zaznaczonymi miejscami pomiaru. W okręThe measurement noise standard gach zapisano numery węzłów. Podwójny okrąg informuje, że jest to gedeviation was set to σn = 0.01 for all kind nerator, a pojedynczy, że jest to odbiór. W szarych kołach są zaznaczoof measures (calculations were made in ne pomiary mocy węzłowych oraz napięć węzłowych. Litery w szarych prostokątach informują o pomiarze mocy przepływowych relative units). System noise standard

deviation was set to σvU = 0.0005 for voltage magnitude and σvδ = 0.0002 for voltage angles. Control noise standard deviation was set to σp = 0.001 for voltage magnitude and angle.

5. Simulation results Power system from chapter 4 was used in simulations. Every simulation was conducted on the same data so that the comparison of algorithms could be possible. Each simulation consisted of 100 time steps. In the first time step the assumptions were made that the correct state of the system is well known, and the estimation begins from the second time step. PF implementation use a relatively small number of particles – 500 (some studies are using up to 10 times more particles [4, 6]). Simulation results are shown in table 3. For WLS method, calculations were made only once (result is dependent only on measurement values), while for PF calculations, the simulations were made multiple times, each time a different random generator seed was used. Results from table 3. regard the mean square errors (MSE) particular state variable in comparison to real values. Comparison factor D was defined in form

D =

∑ (MSE ⋅ 10 ) i

i =1

3 2

(22)

Based on the results, one can state that the proposed approach with using PF is usually better than WLS. Few more simulations were performed with PF estimator and

Tab. 2. Network initial state – voltage magnitudes and angles with calculated bus power injections in nodes Tab. 2. Stan początkowy sieci – wartości napięć oraz kąty wraz z policzonymi mocami węzłowymi Bus i

Type

Ui (pu)

δi (pu)

Pi (pu)

Qi (pu)

Gen.

1.0800

0.3497

0.2949

Gen.

1.0609

0.0254

0.2380

0.2140

Gen.

1.0577

0.0826

1.6840

0.1000

Load

0.9364

-0.0941

-0.5650

-0.1630

Load

0.9556

-0.0561

-0.2760

-0.1390

Load

0.9768

-0.0594

-0.7480

-0.1970

Load

0.9557

-0.0626

-0.5150

-0.1380

Tab. 3. State variables mean square errors for WLS method and few cases for PF method Tab. 3. Średnie kwadraty błędów zmiennych stanu dla metody WLS i kilku przykładów metody PF WLS

Tab. 1. Parameters of the network Tab. 1. Parametry sieci Line

Rij (pu)

Xij (pu)

y’ij/2 (pu)

MSE1 [·103]

1.3698

0.9160

1.1415

2.2406

0.4788

MSE2 [·103]

1.4266

0.9617

1.2746

2.5152

0.3827

MSE3 [·103]

1.4570

0.7700

1.1688

2.4141

0.5030

MSE4 [·103]

2.7357

1.4754

2.4768

3.6361

1.5286

From bus

To bus

0.1

0.17

0.015

MSE5 [·103]

2.4636

1.5588

1.4469

4.1565

1.9055

0.18

0.22

0.02

MSE6 [·103]

1.6126

1.4196

1.6230

2.8377

0.3849

0.11

0.12

0.025

MSE7 [·103]

2.3258

1.7501

2.1074

2.6905

0.7610

0.12

0.25

0.03

MSE8 [·103]

0.0756

0.0750

0.0794

0.0576

0.0715

0.12

0.42

0.02

MSE9 [·103]

0.2667

0.1849

0.3381

0.1615

0.1508

0.14

0.39

0.02

MSE10 [·103]

1.2264

0.6167

0.5928

1.3581

0.3391

0.16

0.32

0.025

MSE11 [·103]

2.0179

1.3918

1.0928

0.7290

0.5500

0.08

0.30

0.015

MSE12 [·103]

0.2502

0.1975

0.2163

0.2673

0.1781

0.16

0.44

0.01

MSE13 [·103]

4.3421

1.8099

2.4802

2.4597

2.6429

0.09

0.23

0.01

52.1666

17.7135

27.4613

71.4915

14.7852

Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

Nauka

it was calculated that the mean value D from PF is around 26.5, so it is significantly superior to WLS method (which is around 52.2).

6. Multi PDF Particle Filter

6.1. Principle of operation

Assumption has been made that posterior PDF of every PF are completely independent and affect only for estimation result by calculating average value from these 3 estimated state vectors. Based on (4) can be written

p (x (k ) Y (k )) = =

p1 (x (k ) Y (k )) + p2 (x (k ) Y (k )) + p3 (x (k ) Y (k ))

(23)

where pa(x(k)|Y(k)) is a posterior of a-th PF. Every of these partial particle filters has 166 particles, so computational time is similar to one PF composed of 500 particles. All other elements, including power system, remained unchanged.

6.2. Results

100 simulations with different seed were performed, both Multi PDF PF method and standard PF with 500 particles. Results of simulations are shown in tab. 4. The same results are presented in fig. 2 (all values refer to the factor D, described in (22)). Based on obtained results one can see that the use of Multi PDF PF provides almost 2-fold improvement in

Tab. 4. Results of 100 simulations Tab. 4. Wyniki 100 symulacji

Multi PDF PF (3 × 166 particles)

PF (1 × 500 particles)

Mean

15.8753

25.7054

Min

4.2183

4.2651

Max

50.5057

79.0455

σ2

70.1732

301.0310

8.3769

17.3502

minimum mean maximum

D (22)

Based on results presented in tab. 3 one can see that one of few PF simulation result is not satisfactory. This problem can be solve by parallel running of several particle filters and averaging estimation results. But this approach would involve a more time for computations – three particle filters will worked 3 times longer on the standard CPU. Therefore decided to check how 3 independent particle filters with N/3 particles would worked.

40 30 20 10 0

s Multi PDF PF

Standard PF

Fig. 2. Results of 100 simulations Rys. 2. Wyniki 100 symulacji

performance. Maximum performance has been reduced (from 79 to 50.5), which was the main aim of the proposed method, but also the minimum value has improved. By reducing the maximum value also much smaller variance of the results were achieved.

7. Summary In the article, a new approach is presented in order to state variable estimation in the power system with using the particle filter. Based on performed simulations it can be concluded that this new approach offers better results than standard WLS algorithm. In the future studies, the presented algorithm will be expanded by preliminary state estimation. There will be also the implementation of more complex algorithms. It is planned to develop more the estimation subject because of the algorithm’s susceptibility to gross errors, the lack of some the measurements and the loss of observability. In extension new approach was presented – Multi PDF Particle Filter. Simulation results shown that this approach is better than basic PF.

Bibliography 1. Abur A., Exposito A.G., Power System State Estimation: Theory and Implementation, Marcel Dekker, Inc., 2004, 17–49. 2. Arulampalam S., Maskell S., Gordon N., Clapp T., A Tutorial on Particle Filters for On-line Non-linear/Non-Gaussian Bayesian Tracking, “IEEE Proceedings on Signal Processing”, Vol. 50, 2/2002, 174–188. 3. Candy J.V., Bayesian signal processing, WILEY, New Jersey 2009, 36–44. 4. Carpenter J., Clifford P., Fearnhead P., Improved particle filter for nonlinear problems, “IEE Proceedings – Radar, Sonar and Navigation”, Vol. 146, 1/1999, 2–7. 5. Doucet A., Freitas N., Gordon N., Sequential Monte Carlo Methods in Practice, Springer-Verlag, New York 2001, 225–246. 6. Doucet, A., Tadić, V.B., Parameter Estimation in General State-Space Models using Particle Methods,

“Annals of the institute of Statistical Mathematics”, Vol. 52, 2/2003, 409–422. 7. Fardanesh, B., Zelingher, S., Power system state estimation: modeling error effects and impact on system operation, Proceedings of the Hawaii International Conference On System Sciences, January 2001, Maui, 1–9. 8. Gordon N.J., Salmond N.J., Smith A.F.M., Novel approach to nonlinear/non-Gaussian Bayesian state estimation, IEE Proceedings-F, Vol. 140, 2/1993, 107–113. 9. Kashem M.A., Le A.D., Negnevitsky M., Ledwich G., Distributed Generation for Minimization of Power Losses in Distribution Systems, In Power Engineering Society General Meeting, June 2006, 1–8. 10. Kozierski P., Lis M., Filtr cząsteczkowy w problemie śledzenia – wprowadzenie, „Studia z Automatyki i Informatyki”, Vol. 37, 2012, 79–94. 11. Kremens Z., Sobierajski M., Analiza systemów elektroenergetycznych, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1996, 39–191. 12. Krischen D., Strbac G., Why investments do not prevent blackouts, UMIST, Manchester, UK, 27 August 2003. 13. Mountney J., Obeid I., Silage D., Modular Particle Filtering FPGA Hardware Architecture for Brain Machine Interfaces, Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 2011, 4617–4620. 14. Simon D., Optimal State Estimation, WILEY-INTERSCIENCE, New Jersey 2006, 461–484. 15. Sutharsan S., Kirubarajan T., Lang T., McDonald M., An Optimization-Based Parallel Particle Filter for Multitarget Tracking, “IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems”, Vol. 48, 2/2012, 1601–1618. 16. Thrun S., Particle Filters in Robotics, Proceedings of the 17th Annual Conference on Uncertainty in AI (UAI), 2002. 17. Tinney, W.F., Hart, C.E., Power flow solution by Newton’s method, “IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems”, Vol. 86, 11/1967, 1449–1460. 18. Wang H., On the Computation and Application of Multi-Period Security-Constrained Optimal Power Flow for Real-Time Electricity Market Operations, Doctoral dissertation, Cornell University, May 2007. 19. Wood A.J., Wollenberg B., Power Generation, Operation and Control, John Wiley & Sons Inc., 1996, 91–130.

Wykorzystanie filtru cząsteczkowego do estymacji wektora stanu w sieci elektroenergetycznej Streszczenie: Filtr cząsteczkowy jest narzędziem, które z roku na rok jest coraz chętniej wykorzystywane. Dużą zaletą obliczeń wykorzystujących metody filtru cząsteczkowego jest ich duża uniwersalność – w przeciwieństwie do filtru Kalmana mogą być stosowane nawet w bardzo skomplikowanych i silnie nieli-

niowych obiektach. Przykładem takiego układu jest sieć elektroenergetyczna, a problem, który został rozwiązany przy wykorzystaniu metody filtru cząsteczkowego to estymacja stanu sieci na podstawie pomiarów. W artykule przedstawiono podstawy teoretyczne dotyczące filtrów cząsteczkowych oraz estymacji stanu w sieci elektroenergetycznej. Przedstawiono także wyniki symulacji porównujących wyniki estymacji wykorzystujących zarówno standardową metodę, jak i metodę filtru cząsteczkowego. W wyniku przeprowadzonego doświadczenia stwierdzono, że zaproponowana metoda estymacji stanu w układzie jest na ogół lepsza od standardowej metody WLS (ważonych najmniejszych kwadratów). W rozszerzeniu zaproponowano filtr cząsteczkowy złożony z kilku funkcji gęstości prawdopodobieństwa, który polepsza estymację wektora stanu. Dzięki zastosowaniu algorytmu otrzymywane wyniki są zawsze lepsze od metody ważonych najmniejszych kwadratów. Słowa kluczowe: filtr cząsteczkowy, obserwator stanu, estymacja stanu, sieć elektroenergetyczna

Artykuł recenzowany, nadesłany 24.06.2013 r., przyjęty do druku 3.12.2013 r.

Piotr Kozierski, PhD student PhD student on Poznan University of Technology. He is interested in estimation and optimization. Schedule date for dissertation defence is June 2015. e-mail: piotr.kozierski@gmail.com

Marcin Lin, PhD student PhD student on Poznan University of Technology. He is interested in control, neural networks and other heuristic computational methods. Schedule date for dissertation defence is June 2015. e-mail: mail.dla.studenta@gmail.com

Joanna Ziętkiewicz, PhD She is interested in predictive control methods for nonlinear muti-input multioutput systems with constraints. In particular she is concerning on using exact linearization methods. Moreover she works with system identification methods of linear and nonlinear objects. e-mail: joanna.zietkiewicz@put.poznan.pl

Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

Nauka

Zezwala się na korzystanie z artykułu na warunkach licencji Creative Commons Uznanie autorstwa 3.0

Akwizycja obrazów RGB-D: metody Maciej Stefańczyk, Tomasz Kornuta Instytut Automatyki i Informatyki Stosowanej, Politechnika Warszawska

Streszczenie: Dwuczęściowy artykuł poświęcono czujnikom umożliwiającym akwizycję chmur punktów oraz map głębi. W poniższej, pierwszej części uwagę skupiono na trzech głównych metodach pomiarowych: stereowizji, świetle strukturalnym oraz pomiarze czasu lotu wiązki jako tych, które są najpowszechniej stosowane w robotyce. Poza zasadą działania każdej z metod przeanalizowano także ich właściwości, złożoność obliczeniową oraz potencjalne zastosowania. Słowa kluczowe: obraz RGB-D, czujnik RGB-D, mapa głębi, chmura punktów, czas lotu wiązki, światło strukturalne, stereowizja DOI: 10.14313/PAR_203/82

1. Wprowadzenie Otrzymanie informacji opisującej scenę oraz obiekty się na niej znajdujące jest naczelnym celem wizji komputerowej od chwili powstania tej gałęzi nauki. Kombinacja informacji kolorowej z mapą głębi z jednej strony umożliwia przezwyciężenie szeregu klasycznych problemów wizji komputerowej, ale z drugiej tworzy nowe problemy i wyzwania. Zainteresowanie tą tematyką objawia się m.in. podczas licznych warsztatów i sesji specjalnych poświęconych stosowaniu czujników RGB-D na największych międzynarodowych konferencjach dotyczących robotyki oraz wizji komputerowej. Przykładami są warsztaty RGB-D: Advanced Reasoning with Depth Cameras organizowane rokrocznie przy konferencji Robotics: Science and Systems (RSS) [7–9, 22], sesja specjalna 3D Point Cloud Processing: PCL na konferencji IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS) [20], RGB-D Workshop on 3D Perception in Robotics na Europejskim Forum Robotycznym (ERF) [1], warsztaty IEEE Workshop on Consumer Depth Cameras for Computer Vision organizowane przy konferencjach ICCV/ECCV [4–6], czy też sesja specjalna Percepcja robotów z wykorzystaniem obrazów RGB-D, która zostanie zorganizowana na 13. Krajowej Konferencji Robotyki (KKR) [15]. Warto również zwrócić uwagę na poświęcone tej tematyce numery specjalne renomowanych międzynarodowych czasopism [10, 23]. Postęp na tym polu nie byłby możliwy bez rozwoju czujników umożliwiających akwizycję obrazów kolorowych wraz z mapami głębi. Celem dwuczęściowego artykułu

jest przegląd aktualnie dostępnych na rynku rozwiązań. W pierwszej części skupiono uwagę na metodach pozyskiwania obrazów RGB-D. Pomimo istnienia szeregu technik, za pomocą których można otrzymać głębię, np. przez analizę strukturalną cienia (ang. Depth From Shading) lub analizę ruchu (ang. Depth From Motion), uwagę skupiono na trzech z nich: stereowizji, świetle strukturalnym oraz pomiarze czasu lotu wiązki. Wybór ten wynika głównie z dominacji tego typu czujników w aplikacjach robotycznych, a także ich dostępności na rynku. W drugiej części artykułu omówiono obecne na rynku komercyjne, sprzętowe rozwiązania wraz z ich krótką charakterystyką.

2. Nomenklatura Istnieje szereg technik umożliwiających akwizycję informacji przestrzennej z obserwowanej sceny. Techniki te, a co za tym idzie również i czujniki, można podzielić na dwie główne klasy: aktywne i pasywne. Działanie czujni-

Rys. 1. Mapa głębi uzyskana bezpośrednio z urządzenia obrazującego (Kinect); jasność oznacza odległość punktu od kamery – im jaśniejszy, tym punkt znajduje sie dalej, punkty całkowicie czarne oznaczają brak odczytu Fig. 1. An exemplary depth map gathered from the imaging device (Kinect). The brighter the point is the farther from the camera it is. Black colour indicates the lack of proper distance measure

ków aktywnych związane jest z emisją dodatkowej energii do środowiska (np. oświetlenie dodatkowym światłem). Czujniki pasywne z kolei bazują jedynie na pasywnie otrzymanej od środowiska energii (np. fotonach, które dotrą do ich sensora). Główną pasywną techniką otrzymywania informacji przestrzennej jest stereowizja, której działanie stanowi analogie ludzkiego systemu percepcji wizyjnej. Celem tej techniki jest jednoczesne pozyskanie dwóch obrazów z pary kamer, a następnie obliczenie tzw. niezgodności (przesunięć w obrazach) między odpowiadającymi sobie pikselami. Informacja ta zapisywana jest w postaci tzw. mapy niezgodności (ang. Disparity Map) i w konsekwencji umożliwia otrzymanie mapy głębi (ang. Depth Map, rys. 1). Mapa taka może być i bardzo często jest traktowana jak monochromatyczny (jednokanałowy) obraz, którego każdy punkt przechowuje odległość do obiektu w kierunku wyznaczonym przez półprostą wychodzącą z optycznego środka urządzenia obrazującego i przechodzącą przez konkretny piksel na matrycy. Można wyróżnić dwa rodzaje map głębi: mapy gęste (ang. Dense Depth Map), w których (prawie) każdy piksel obrazu przechowuje informację o głębi, oraz rzadkie (ang. Sparse Depth Map), w których tylko niektóre mają taką informację. Związane to głównie jest z metodą ekstrakcji mapy głębi – gęste mapy otrzymywane są np. przez analizę całego obrazu pochodzącego z kamery, natomiast rzadkie przez analizę jedynie pewnych punktów charakterystycznych (np. wierzchołków czy krawędzi).

Rys. 2. Trójwymiarowa wizualizacja obrazu RGB-D. Widok z innego punktu niż punkt widzenia urządzenia obrazującego (Kinect) Fig. 2. A three-dimensional visualization of an RGB-D image. The presented point of view differs from the pose of the imaging device (Kinect)

Obrazem RGB-D nazywamy natomiast strukturę danych złożona z obrazu kolorowego wraz ze skojarzona mapa głębi (rys. 2). Jest to więc obraz posiadający cztery kanały: trzy związane z natężeniem koloru czerwonego,

zielonego i niebieskiego oraz czwarty kanał związany z głębią. Możliwe jest także pozyskanie obrazów, gdzie zamiast pełnej informacji o kolorze (RGB) przechowywana jest jedynie intensywność (I). Obrazy te będą nazywane obrazami I-D. Warto dodać, iż możliwe jest dalsze zwiększanie ilości informacji przechowywanej w obrazie, np. przez dodawanie kanałów przechowujących wektory normalne czy współczynniki krzywizny powierzchni w danym punkcie [24], co może być użyteczne w procesie rozpoznawania.

Rys. 3. Chmura punktów zintegrowana z kilkudziesięciu odczytów laserowych [www.igi.eu] Fig. 3. An exemplary point cloud integrated from multiple laser scans [www.igi.eu]

Alternatywnie, informacja o głębi może również być przechowywana w tzw. chmurze punktów (ang. Point Cloud). Przykładową chmurę punktów pokazano na rys. 3. W reprezentacji tej każdy punkt jest w istocie punktem w przestrzeni kartezjańskiej (ma swoje współrzędne), opisanym często za pomocą dodatkowych danych (kolor, współrzędne wektora normalnego do powierzchni itp.), co ułatwia m.in. fuzję chmur punktów z kolejnych chwil czasowych lub z różnych czujników. Zastosowanie chmur punktów umożliwiło także zupełnie inne spojrzenie na informację przestrzenną, czego konsekwencją jest rozwój szeregu nowych technik analizy i rozpoznawania obiektów oraz scen, a także adaptacja tradycyjnych algorytmów analizy obrazów 2D do 3D. Obie reprezentacje głębi są częściowo kompatybilne oraz istnieją sposoby przetwarzania jednej reprezentacji w drugą. W szczególności, z każdej mapy głębi można uzyskać chmurę punktów, w druga stronę – nie zawsze jest to wykonywane bezstratnie. Wiąże się z tym jeszcze jedno pojęcie – tzw. uporządkowanie. Uporządkowaną chmurą punktów (ang. Ordered Point Cloud) nazywana jest chmura przechowująca punkty w postaci dwuwymiarowej tablicy, która powstaje zazwyczaj z przekształcenia mapy głębi. W tej reprezentacji punkty położone blisko siebie, w tablicy są położone również blisko w przestrzeni kartezjańskiej, natomiast punkty oddalone od siebie w tablicy, znajdują się daleko od siebie w rzeczywistości. Po połączeniu dwóch lub większej liczby chmur punktów, zwykle nie jest możliwe utrzymanie ich uporządkoPomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

Nauka

wania, wówczas mówi się o chmurze nieuporządkowanej (ang. Unordered Point Cloud). Ponieważ w takiej chmurze utrudnione jest przeszukiwanie sąsiedztwa, dlatego często do jej przechowywania stosowane są inne struktury danych, np. drzewa ósemkowe. Jest to jednak reprezentacja zupełnie niezależna od metody pozyskiwania informacji trójwymiarowej.

Wymaga on wstępnej kalibracji układu kamer, w wyniku której wyznaczana jest pozycja kamer względem siebie (przesunięcie i obrót) oraz parametry wewnętrzne każdej

3. Stereowizja 3.1. Zasada działania

Stereowizja (ang. Stereovision) jest techniką obrazowania opierającą się na analizie obrazów pochodzących z wielu (najczęściej z dwóch) kamer. Obliczenie głębi bazuje na dysparycji, czyli względnej odległości między obrazami tego samego punktu w różnych kamerach. Można wydzielić trzy główne etapy stereowizji: 1) detekcja punktów charakterystycznych, 2) dopasowanie odpowiedników, 3) rekonstrukcja współrzędnych 3D.

Rys. 4. Geometria dwubiegunowa [en.wikipedia.org/wiki/Epipolar_geometry] Fig. 4. The principle of epipolar geometry [en.wikipedia.org/ wiki/Epipolar_geometry]

Na rys. 4 przedstawiono poglądowo zasadę działania algorytmów stereowizyjnych. Rzeczywiste punkty X, X1, X2 oraz X3 są współliniowe względem lewej kamery (widoczne w obrazie jako ten sam punkt XL). W obrazie z prawej kamery punkty te są juz rozróżnialne (punkt X jest widoczny jako punkt XR). Znając współrzędne środków optycznych (OL, OR) i orientację obu kamer, można wyznaczyć współrzędne linii epipolarnych dla badanych punktów, a także rzeczywiste współrzędne tych punktów (na podstawie ich współrzędnych w obu obrazach). W stereowizji kamery najczęściej ustawia się tak, aby ich osie optyczne były równoległe, dzięki czemu można łatwo wyznaczyć linie epipolarne (które w takim przypadku będą poziome) oraz punkty charakterystyczne. Dodatkowo konieczne jest wstępne przetworzenie obrazów, by przedstawiały widok w taki sposób, jakby płaszczyzny obrazowania kamer były równoległe. Proces ten zwany jest rektyfikacją obrazu (ang. Image Rectification).

Rys. 5. Kolejne etapy stereowizji; 1: obraz pobrany bezpośrednio z kamer; 2: obraz po interpolacji kolorów i rektyfikacji, zaznaczono przykładowe dopasowane punkty charakterystyczne; 3: wynikowa mapa głębi dla danej sceny [wiki.ros.org/stereo_image_proc] Fig. 5. Intermediate stereovision steps. 1: images gathered from cameras; 2: rectiﬁed images with interpolated colors, with exemplary feature points matched; 3: resulting depth map [wiki.ros.org/stereo_image_proc]

z kamer (długości ogniskowych i parametry związane ze zniekształceniami wnoszonymi m.in. przez soczewki obiektywu). Proces kalibracji przeprowadza się raz dla danego położenia kamer, po każdorazowej zmianie ich pozycji konieczna jest powtórna kalibracja. Na rys. 5 przedstawiono kolejne kroki ekstrakcji głębi na podstawie obrazów otrzymanych z dwóch kamer.

3.2. Wymagania sprzętowe

Najważniejszym elementem w stereowizji są kamery – otrzymane wyniki zależą bezpośrednio od ich jakości. Stosowanie kamer z interfejsem analogowym jest możliwe, jednak nie jest zalecane przy dynamicznych scenach. Obiekty poruszające się z dużą szybkością są wykrywane błędnie lub całkowicie ignorowane ze względu na występujące rozmycie wynikające ze stosowania przeplotu w procesie akwizycji. Najlepsze wyniki uzyskuje się, stosując kamery dobrej jakości z interfejsami cyfrowymi, które są pozba-

wione tej wady, jednak ich koszt jest dużo wyższy. Rozdzielczość uzyskiwanej głębi zależy bezpośrednio od rozdzielczości kamer, jednak wraz z jej wzrostem rośnie czas wymagany do przetworzenia pojedynczej klatki obrazu. Istotny wpływ ma też rozstaw kamer (ang. Baseline) – kamery umieszczone blisko siebie będą dawały dobrą aproksymację głębi dla obiektów znajdujących się blisko nich, natomiast kamery rozmieszczone szerzej pozwalają na uzyskanie lepszej rozdzielczości głębi dla obiektów znajdujących się daleko, kosztem częściowej lub całkowitej utraty informacji o obiektach bliskich. Problemem może być samo mechaniczne mocowanie kamer. Musi być wykonane bardzo solidnie, gdyż w przypadku nawet małej zmiany orientacji kamer względem siebie, wymagana jest ponowna kalibracja całego systemu. Aby pozbyć się tej wady można stosować zintegrowane moduły zawierające dwie (lub więcej) kamery w jednej obudowie, to jednak uniemożliwia eksperymentowanie z odległością kamer od siebie. Najpopularniejsze obecnie kamery do stereowizji zostaną przedstawione w drugiej części artykułu.

3.3. Złożoność obliczeniowa

Stosując programową wersję algorytmów stereowizyjnych na standardowym komputerze domowym, można osiągnąć wydajność od kilku do kilkunastu klatek na sekundę [12, 26]. W związku z tym rozwiązania programowe nie nadają się do wykorzystania w środowisku, które zmienia się często i dynamicznie (takie zwykle jest otoczenie, w którym pracują roboty). Dużo lepiej sprawdzają sie rozwiązania sprzętowe, w których algorytm tworzenia mapy niezgodności zaimplementowany jest w układach FPGA zintegrowanych w jednym module z kamerami. W tym przypadku wydajność jest stała i niezależna od platformy, na której uruchomione będą algorytmy sterowania robota, i wynosi (w zależności od producenta) od kilkunastu do ponad 30 FPS. Największą wadą takiego rozwiązania jest jego koszt – wynoszący od kilkuset do kilku tysięcy dolarów. Dla porównania, dwie kamery analogowe można kupić za ok. 200 $.

3.4. Zastosowania

Stereowizja bazuje często na analizie obrazu krawędziowego. W związku z tym obiekty o jednolitej, drobnej teksturze (lub całkowicie gładkie) są słabo lub całkowicie niewykrywalne. W najlepszym wypadku wykrywane są jedynie ich krawędzie, co prowadzi do powstawania dużych, niezidentyfikowanych obszarów w obrazie. Jednym z rozwiązań tego problemu może być zastosowanie dodatkowego projektora wyświetlającego specjalnie przygotowany wzór (rys. 6) pokrywający obiekty sztuczną teksturą umożliwiającą poprawę wyników stereowizji. Drugim sposobem poprawy sytuacji jest stosowanie dodatkowego etapu przetwarzania obrazu po wygenerowaniu wstępnej mapy głębi. Po segmentacji obrazu na podstawie koloru wybierane są obszary jednolite, których głębia interpolowana jest na podstawie głębi ich krawędzi.

Obydwa rozwiązania dają dobre efekty, jednak komplikują budowę urządzenia lub wprowadzają dodatkowy narzut obliczeniowy. Projekcja tekstury jest z powodzeniem stosowana np. na robotach manipulacyjno-przemysłowych, które są wyposażone w odpowiednio wydajne

Rys. 6. Przykład projekcji tekstury dla poprawy jakości stereowizji. W kolejności z góry od lewej: scena bez dodatkowego oświetlenia, wygenerowana mapa głębi, scena z rzutowaną teksturą, poprawiona mapa głębi [13] Fig. 6. An example of the projected texture stereovision. From top left: scene without projected texture, its sparse depth map, scene with additional texture projected, resulting dense depth map [13]

jednostki obliczeniowe (np. robot PR2 [13]). Natomiast w robotach poruszających się w naturalnym środowisku, gdzie występuje bardzo dużo szczegółów (a więc i punktów charakterystycznych), stereowizja nie wymaga praktycznie żadnych dodatkowych usprawnień i sprawdza się bardzo dobrze (zwracane mapy głębi są wypełnione w ponad 80 %, a algorytm działa z szybkością powyżej 10 FPS) [14]. Istotną zaletą układów stereowizyjnych w zastosowaniu do pozyskiwania obrazów RGB-D jest idealne wyrównanie mapy głębi z obrazem kolorowym. Mapa niezgodności otrzymywana jest w układzie jednej z kamer, a obliczona na jej podstawie głębia pokrywa sie dokładnie z krawędziami obiektów. Nie ma też efektu tzw. cienia (braku głębi wokół obiektu), występującego w czujnikach pracujących w świetle strukturalnym. Z drugiej strony, ponieważ tylko część obrazu w obu kamerach jest wspólna, tylko dla niej można wyznaczyć głębię. Powoduje to zmniejszenie efektywnego pola widzenia.

4. Światło strukturalne 4.1. Zasada działania Inną metodą pomiaru i odtwarzania informacji o głębi sceny bazującą na analizie obrazu jest wykorzystanie światła strukturalnego (ang. Structured Light). Na scenę rzucane jest światło formujące znany wzorzec (ang. Pattern), Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

Nauka

a kamera umieszczona jest w taki sposób, aby obserwować scenę pod innym kątem niż orientacja rzutnika. Na podstawie odczytanej deformacji wzorca za pomocą algorytmów bazujących na triangulacji wyliczane są rzeczywiste współrzędne punktów w obrazie. Rzutowane mogą być różne wzorce, zaczynając od pojedynczego punktu, przez wzorce złożone z linii (statycznych lub przesuwających się po scenie), aż po złożone, pseudolosowe wzorce (monochromatyczne lub kolorowe) oraz sekwencje wzorców [19]. W przypadku korzystania z sekwencji wzorców wymagany jest statyczny charakter sceny – sceny dynamiczne wymagają stosowania pojedynczych, skomplikowanych wzorców [21].

4.2. Zastosowania

Głównym kryterium przy wyborze konkretnej realizacji skanera opartego na świetle strukturalnym jest charakter analizowanej sceny. W przypadku skanowania obiektów statycznych (np. podczas automatycznego tworzenia modeli trójwymiarowych) możliwe jest zastosowanie sekwencji wzorców, np. prążków Graya (rys. 8) lub prążków De Bruijna [11]. Stosowane są też różne rozwiązania pomocnicze w celu zeskanowania obiektu ze wszystkich stron bez jego obracania (np. zestaw specjalnie ustawionych luster) [16].

Rys. 7. Zasada działania skanera bazującego na świetle strukturalnym Fig. 7. The principle of operation of the structured light sensor

W metodach opartych na sekwencji wzorców obiekt przesuwający się między kolejnymi naświetleniami powoduje zakłamanie wyników. Dlatego do analizy rzeczywistych, dynamicznie zmiennych scen stosuje się jedynie wzorce pojedyncze. Dzięki temu każda klatka obrazu zawiera informacje o całym modelu. Można tu wyróżnić metody oparte na wzorcach kodowanych geometrycznie i kolorowo. W pierwszej z metod stosowane są jednobarwne wzorce geometryczne zakodowane tak, aby poszczególne jego bloki były unikalne w pewnym otoczeniu. W przy-

Rys. 8. Przykład wykorzystania światła strukturalnego do modelowania obiektów; od góry – układ pomiarowy; na dole dwa wybrane etapy oświetlania prążkami Graya i wynikowy model otrzymany po oświetleniu 40-toma wzorcami [web.media.mit.edu/~dlanman] Fig. 8. Example of usage of structured light for object modeling. The ﬁrst picture presents the measurement system setup, next two present exemplary phases of grayencoded pattern projection. The ﬁnal object model is generated based on 40 consecutive pattern illuminations [web.media.mit.edu/~dlanman]

padku drugiej metody stosowane są np. różnokolorowe pasy lub szachownice, a z układu kolorów rekonstruowana jest powierzchnia obiektów (rys. 9). Rozwiązania te charakteryzują się dużą szybkością działania, od kilkunastu do ponad stu klatek przetwarzanych w ciągu sekundy [2]. W zastosowaniach robotycznych, gdy maszyny mają działać wśród ludzi, wzorce kodowane kolorami są niewygodne – projektor musi działać w paśmie światła widzialnego, co może przeszkadzać przebywającym w pobliżu ludziom. W takim przypadku zdecydowanie lepiej sprawdzają się wzorce geometryczne, których rzutniki mogą działać w podczerwieni, w sposób niewidoczny i nieprzeszkadzający użytkownikom. W taki sposób działa np. czujnik Kinect firmy Microsoft. Największą niedogodnością związaną z wykorzystaniem obrazowania opartego na rzutowaniu wzorców jest konieczność dokładnego wykrycia tego wzoru. Dlatego też najczęściej stosowane jest na niewielkie odległości, przy skanowaniu pojedynczych obiektów. Przy stosowaniu na większe odległości konieczne jest stosowanie projekcji w paśmie podczerwonym (aby wykluczyć zakłócenia od

źródeł światła obecnych normalnie w scenie, jak lampy) lub wykorzystanie projektorów o bardzo dużej mocy. Żaden z wariantów nie sprawdza się jednak na otwartej przestrzeni, gdzie światło słoneczne zakłóca działanie praktycznie wszystkich sensorów tego typu.

5. Pomiar czasu przelotu sygnału Ostatnią z trzech głównych metod pomiaru odległości jest pomiar czasu przelotu sygnału ToF (ang. Time Of Flight), np. wiązki światła lub ultradźwięków. Istnieje cały szereg różnych czujników działających zgodnie z tą ideą, od najprostszych, jednopunktowych, takich jak np. sonary ultradźwiękowe, dalmierze laserowe, przez planarne czujniki laserowe aż po dwuwymiarowe matryce kamer ToF. Czujniki opisywanego typu, oprócz informacji o odległości, często zwracają też informację o intensywności odebranej wiązki, która może zostać wykorzystana do stworzenia obrazu I-D, czyli obrazu monochromatycznego z idealnie wyrównaną mapą głębi. Należy jednak pamiętać, że intensywność ta nie musi wcale być dokładnie odpowiednikiem jasności obiektu – zależy ona od współczynnika pochłaniania fal danej długości przez obiekt, która np. w przypadku sonarów ultradźwiękowych jest całkowicie różna od percepcji ludzkiego oka.

5.1. Zasada działania Rys. 9. Jeden ze sposobów kolorowego kodowania wzorców [2] Fig. 9. An example of color-encoded structured light pattern [2]

W przypadku stosowania układu złożonego z pojedynczej kamery i projektora występuje silne zjawisko cienia, związane z fizycznym przesunięciem względem siebie obu urządzeń. Można je zminimalizować stosując układ złożony z co najmniej dwóch kamer, umieszczonych po przeciwnych stronach projektora. Problem wyrównania map głębi i obrazu kolorowego nie występuje przy stosowaniu tej samej kamery do akwizycji koloru i głębi, a więc wzorców rzutowanych w paśmie widzialnym (rys. 9), gdzie wyrównanie jest idealne (jak w stereowizji). W przypadku, kiedy do akwizycji obrazu kolorowego stosowana jest inna kamera niż do akwizycji wzorca rzutowanego w podczerwieni, konieczne jest dopasowanie obu obrazów, co wprowadza pewne błędy oraz zajmuje dodatkowy czas.

4.3. Rozwiązania programowe i sprzętowe

W przypadku stosowania algorytmów zaimplementowanych programowo uruchamianych na komputerze sterującym można wymienić praktycznie te same wady, jak przy stereowizji. Największą z nich jest obciążenie systemu, gdyż algorytm jest dość skomplikowany. Rozwiązania sprzętowe rozwiązują problem szybkości działania i obciążenia komputera sterującego, jednak ich cena przez bardzo długi czas była wysoka (rzędu setek do tysięcy USD). Pod koniec 2010 r. pojawił sie na rynku czujnik Kinect, realizujący sprzętowo analizę deformacji wzorca. Wcześniej w robotyce mobilnej stosowane były głównie rozwiązania bazujące na obrazowaniu na podstawie projekcji pojedynczych linii, głównie ze względu na prostotę koniecznych obliczeń i szybkość działania całego systemu [3, 28].

W przypadku, kiedy mierzona fala ma stosunkowo niską prędkość propagacji w danym ośrodku (np. dźwięk w powietrzu) lub odległości są stosunkowo duże, możliwy jest bezpośredni pomiar czasu potrzebnego na pokonanie przez sygnał drogi od generatora do obiektu i z powrotem do sensora (rys. 10). Wartość ta jest wprost proporcjonalna do odległości od obiektu.

Rys. 10. Schemat ideowy działania kamer ToF mierzących bezpośrednio czas przelotu wiązki światła Fig. 10. The principle of operation of ToF cameras (direct measurement of the time of ﬂight of a ray)

Czujniki ToF wykorzystujące światło (najczęściej w bliskiej podczerwieni) mogą działać na różne sposoby. Z powodu bardzo dużej szybkości nośnika, dla uzyskania wyników o dobrej rozdzielczości konieczne byłoby zastosowanie bardzo dokładnych układów pomiarowych o dokładności poniżej 1 ns. W takim przypadku światło rzutowane na scenę jest modulowane sinusoidalnie z pewną częstotliwością. Odbiornik przez pewien okres rejestruje w każdym z punktów jasność i na tej podstawie określa fazę odebranego sygnału. Na podstawie porówPomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

Nauka

nania jej z fazą sygnału emitowanego można wyznaczyć bezpośrednio odległość, w jakiej znajduje się przedmiot, który to światło odbił. Wynik będzie prawdziwy tylko w sytuacji, gdy odbita fala jest przesunięta o mniej niż pół okresu (ze względu na okresowość fali nośnej większe przesunięcia są źle wyznaczane). Wynika z tego maksymalny zakres działania czujników, który dla 20 MHz (popularna częstotliwość stosowana we współczesnych czujnikach ToF) daje zakres pomiarowy 7,5 m. Czytelnikom zainteresowanym dokładnym poznaniem techniki działania kamer ToF polecamy pozycję [17].

5.2. Wykorzystanie

W celu uzyskania pełnej mapy głębi przy wykorzystaniu prostszych, jednowymiarowych lub planarnych czujników, konieczne jest ich zamontowanie na ruchomych głowicach i sekwencyjne skanowanie otoczenia. Rozdzielczość tak tworzonych map głębi ograniczona jest dokładnością zastosowanych serwonapędów głowicy (chodzi głównie o możliwą do uzyskania kątowa rozdzielczość ustawianej pozycji). Jeśli jako czujnik zastosuje się skaner laserowy, to jego rozdzielczość kątowa i zakres pomiaru ograniczają efektywną rozdzielczość pomiaru w jednym z kierunków – poziomym lub pionowym (w zależności od sposobu mocowania i osi obrotu). Rozdzielczość zależy też wprost od czasu wymaganego do realizacji pojedynczego, pełnego skanu. Jeśli sceny są statyczne, to skanować można z mniejszą rozdzielczością kątowa, jeśli natomiast wymagany jest szybki skan całego otoczenia, rozdzielczość ta musi być zmniejszona.

Rys. 11. Ruchomy skaner laserowy zamontowany na głowicy uchylnej w szyi robota PR2 Fig. 11. A tilting laser scanner mounted on the PR2 robot

Dokładność uzyskiwanej głębi zależy praktycznie jedynie od zastosowanego czujnika – najsłabsze wyniki uzyskuje się przy stosowaniu czujników ultradźwiękowych lub czujników podczerwieni, które są jednymi z najtańszych możliwych do zastosowania. Na drugim biegunie są skanery laserowe (np. Sick LMS), te jednak

są drogie i ciężkie, co wymusza stosowanie droższych i dokładniejszych serwonapędów. Przykładowa integracja skanera laserowego oraz głowicy uchylnej z szyją robota przedstawiona została na rys. 11. Najprostszym sposobem wykorzystania uzyskiwanej informacji jest zapisanie otrzymanych wyników wprost w mapie głębi. Można jednak wykorzystać fakt, że skany wykonywane są w pewnych określonych sekwencjach, głównie liniami. Dzięki temu w trakcie zbierania kolejnych pomiarów można od razu interpretować i przetwarzać je w celu stworzenia innej reprezentacji otoczenia. W każdej kolejnej zeskanowanej linii można wyszukiwać za pomocą odpowiednich algorytmów odcinki proste, a te zebrane w kolejnych skanach mogą być składane w większe płaszczyzny. Obliczenia te wykonywane są w tym samym czasie co zbieranie pomiarów, dzięki czemu praktycznie od razu po wykonaniu ostatniego skanu dostaje się oprócz samej mapy głębi, dodatkowe informacje o geometrii sceny. Kolejne etapy opisanej agregacji danych pokazano na rys. 12.

Rys. 12. Kolejne poziomy agregacji danych zebranych przy pomocy skanera laserowego; od lewej – chmura punktów, odcinki utworzone z kolejnych odczytów, płaszczyzny określające przeszkody [25] Fig. 12. Consecutive steps of planar laser scaner measurements aggregation. From left: initial point cloud, aggregated line segments, planar surfaces describing obstacles [25]

Czujniki ToF są szeroko stosowane w robotyce, zarówno w robotach operujących w pomieszczeniach [18], jak i działających w środowisku zewnętrznym [27]. Dokładność otrzymywanych pomiarów, szybkość działania i niskie obciążenie komputera sterującego umożliwiają wykorzystanie otrzymywanego obrazu nie tylko do wykrywania i omijania przeszkód, ale także do budowy mapy otoczenia i samolokalizacji robota (na podstawie obserwacji punktów charakterystycznych w mapie głębi).

5.3. Właściwości metody

W przypadku stosowania czujników ToF zamontowanych na efektorze (np. robocie mobilnym a nawet głowicy) problematyczne może być wyrównanie uzyskanych map głębi z obrazem kolorowym, pozyskiwanym przy użyciu oddzielnego urządzenia. Zazwyczaj występują dość duże niedokładności przy łączeniu obrazu RGB z mapą D, a więc ostateczna jakość obrazu RGB-D jest znacząco niższa niż obrazu I-D uzyskiwanego z samego sensora

ToF. Przy stosowaniu czujników dwuwymiarowych możliwe jest kilka metod rozwiązania problemu wyrównania obrazu kolorowego. Pierwsza z nich to całkowicie niezależna kamera kolorowa umieszczona możliwie blisko kamery ToF. Rozwiązanie to jest proste w realizacji, uzyskiwana mapa RGB-D może być jednak niedokładna. Inną metodą jest umieszczenie obu kamer w jednym urządzeniu i zastosowanie układu optycznego rozdzielającego światło w paśmie widzialnym do kamery RGB, a światło podczerwone kierując do sensora ToF. W tym wypadku obie kamery korzystają fizycznie z tego samego obiektywu i widzą dokładnie to samo, a więc wyrównanie jest niemalże idealne (z dokładnością do jakości montażu układu optycznego i charakterystyki optyki związanej z różnym zniekształceniem fali o innych długościach). Można też zastosować mieszaną matrycę CMOS, zawierającą naprzemiennie rzędy pikseli czułych na kolor (jak w klasycznej kamerze) oraz układów pomiarowych ToF. Takie rozwiązanie pozwala na najlepsze wyrównanie uzyskanych map, jest jednak dość skomplikowane technologicznie. W każdym wypadku obciążenie systemu wnoszone przez akwizycję danych z sensorów ToF jest minimalne – urządzenia zwracają bezpośrednio odległość do obiektów, w przypadku kamer ToF z częstotliwością nierzadko powyżej 100 FPS. Wadą jest dość niska rozdzielczość matryc sensorów odległości – obecnie produkowane sensory mają rozdzielczość maksymalną rzędu 320 px × 240 px, a tańsze modele często mają rozdzielczość poniżej 100 px × 100 px. Sama technika wykonywania pomiaru ma kilka cech, które mogą utrudniać jej wykorzystanie, np. występowanie wielokrotnych odbić, przez co do sensora może dotrzeć i zostać zarejestrowane światło odbite i załamane od obiektów znajdujących się bliżej niż faktyczny punkt widziany w danym miejscu matrycy. Podobnie zafałszowane wyniki pomiarów mogą wystąpić w obecności silnych źródeł światła w obserwowanej scenie. Z kolei przy jednoczesnym stosowaniu wielu kamer ToF należy uwzględnić problem interferencji emitowanego światła – najczęściej rozwiązywany przez sekwencyjne odczyty z kolejnych kamer (co z kolei zmniejsza faktyczną szybkość akwizycji danych).

6. Podsumowanie W artykule skupiono uwagę na czujnikach zwracających obrazy RGB-D. Wyjaśniono podstawowe terminy oraz rodzaje reprezentacji głębi. Omówiono trzy główne paradygmaty działania czujników, tj. stereowizję – metodę pasywną opartą na jednoczesnym wykorzystaniu pary kamer, oraz dwie metody aktywne – światło strukturalne oraz pomiar czasu lotu wiązki. W drugiej części artykułu zaprezentowane zostaną obecne na rynku czujniki zwracające obrazy RGB-D wykorzystujące omówione techniki.

Podziękowania

Praca finansowana ze środków Narodowego Centrum Nauki, grant 2012/05/D/ST6/03097.

Zaproszenie

Osoby zainteresowane tematyką poruszaną w artykule zapraszamy do udziału w sesji specjalnej Percepcja robotów z wykorzystaniem obrazów RGB-D, organizowanej w ramach 13. Krajowej Konferencji Robotyki – Kudowa Zdrój, 2-6 lipca 2014 r. www.kkr13.pwr.wroc.pl.

Bibliografia 1.

Beetz M., Burgard W., Cremers D., Pangercic D., Sturm J., RGB-D Workshop on 3D Perception in Robotics. Part of the European Robotics Forum, 2011. 2. Chen S., Li Y., Zhang J., Vision processing for realtime 3-d data acquisition based on coded structured light, Image Processing, IEEE Transactions on, 17(2), 2008, 167–176. 3. Evans J., Krishnamurthy B., Barrows B., Skewis T., Lumelsky V., Handling real-world motion planning: a hospital transport robot. Control Systems, IEEE, 12(1):15–19, feb 1992. 4. A. Fossati, J. Gall, H. Grabner, M. Hansard. 3rd IEEE Workshop on Consumer Depth Cameras for Computer Vision. Workshop in conjunction with International Conference on Computer Vision (ICCV), 2013. 4. Fossati A., Gall J., Grabner H., Ren X., Konolige K., 1st Workshop on Consumer Depth Cameras for Computer Vision. Workshop in conjunction with 13th International Conference on Computer Vision (ICCV), 2011. 5. Fossati A., Gall J., Grabner H., Ren X., Konolige K., Lee S., Hansard M., 2nd Workshop on Consumer Depth Cameras for Computer Vision. Workshop in conjunction with 12th European Conference on Computer Vision (ECCV), 2012. 6. Fox D., Konolige K., Kosecka J., Ren X., RGB-D: Advanced Reasoning with Depth Cameras. Workshop in conjunction with Robotics: Science and Systems (RSS), 2010. 7. Fox D., Konolige K., Kosecka J., Ren X.. RGB-D: Advanced Reasoning with Depth Cameras. Workshop in conjunction with Robotics: Science and Systems (RSS), 2011. 8. Fox D., Konolige K., Kosecka J., Ren X.. RGB-D: Advanced Reasoning with Depth Cameras. Workshop in conjunction with Robotics: Science and Systems (RSS), 2012. 9. Godin G., Goesele M., Matsushita Y., Sagawa R., Yang R. (eds) Special Issue on 3D Imaging, Processing and Modeling Techniques, wol. 102, International Journal of Computer Vision. IEEE, Mar. 2013. 10. Han C., Jiang Z., Indexing coded stripe patterns based on de bruijn in color structured light system. National Conference on Information Technology and Computer Science (CITCS), 621–624, 2012. 11. Hirschmuller H., Stereo processing by semiglobal matching and mutual information, IEEE Trans. Pattern Anal. Mach. Intell., II 2008, 328–341. 12. Konolige K., Projected texture stereo. International Conference on Robotics and Automation (ICRA), IEEE, 2010, 148–155. Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

Nauka

13. Konolige K., Agrawal M., Bolles R.C., Cowan C., Fischler M.A., Gerkey B.P., Outdoor mapping and navigation using stereo vision, International Symposium on Experimental Robotics, 2006, 179–190. 14. Kornuta T., Percepcja robotów z wykorzystaniem obrazów RGB-D. Sesja specjalna 13. Krajowej Konferencji Robotyki (KKR), 2014. 15. Lanman D., Crispell D., Taubin G.. Surround structured lighting for full object scanning. 3-D Digital Imaging and Modeling, 3DIM’07. 6th International Conference on, IEEE, 2007, 107–116. 16. Lee S., Choi O., Horaud R., Time-of-flight cameras: principles, methods and applications. Springer, 2013. 17. Prusak A., Melnychuk O., Roth H., Schiller I., Koch R., Pose estimation and map building with a Time-Of-Flight-camera for robot navigation. Int. J. Intell. Syst. Technol. Appl., 5:355–364, November 2008. 18. Ribo M., Brandner M., State of the art on visionbased structured light systems for 3D measurements. International Workshop on Robotic Sensors: Robotic and Sensor Environments, 2–6, 2005. 19. Rusu R.B., Aldoma A., Gedikli S., Dixon M., 3D Point Cloud Processing: PCL. Tutorial at IEEE/ RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS), 2011. 20. Salvi J., Pages J., Batlle J., Pattern codification strategies in structured light systems, Pattern Recognition, 37(4):827–849, 2004. 21. Saxena A., Koppula H., Newcombe R., Ren X.. RGB-D: Advanced Reasoning with Depth Cameras. Workshop in conjunction with Robotics: Science and Systems (RSS), 2013. 22. Shao L., Han J., Xu D., Shotton J. (eds.), Special issue on Computer Vision for RGB-D Sensors: Kinect and Its Applications, vol. 43, IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics – Part B: Cybernectics, 2013. 23. Stefańczyk M., Kasprzak W., Multimodal segmentation of dense depth maps and associated color information. Proceedings of the International Conference on Computer Vision and Graphics, vol. 7594, Lecture Notes in Computer Science, Springer, Berlin/Heidelberg, 2012, 626–632. 24. Surmann H., Lingemann K., Nüchter A., Hertzberg J., A 3d laser range finder for autonomous mobile robots. 32nd International Symposium on Robotics (ISR), 2001, 153–158. 25. Tao T., Koo J.C., Choi H. R., A fast block matching algorthim for stereo correspondence, IEEE Conference on Cybernetics and Intelligent Systems, 38–41, 2008. 26. Thrun S., Montemerlo M., Dahlkamp H., Stavens D., Aron A., Diebel J., Fong P., Gale J., Halpenny M., Hoffmann G., Lau K., Oakley C., Palatucci M., Pratt V., Stang P., Stanley: The robot that won the DARPA Grand Challenge. Journal of Field Robotics, 23(9), 2006, 661–692.

27. Wei B., Fan Y., Gao B.. Mobile robot vision system based on linear structured light and DSP. International Conference on Mechatronics and Automation, ICMA 2009, 1285–1290.

Acquisition of RGB-D images: methods Abstract: The two-part article is devoted to sensors enabling the acquisition of depth information from the environment. The following, first part concentrates on three main methods of depth measurement: stereovision, structured light and time of flight (ToF). Along with the principle of operation of each of the method we also deliberate on their properties, analyse the complexity of required computations and present potential applications. Keywords: depth map, point cloud, RGB-D image, RGB-D sensor, time-of-flight, structured light, stereovision

Artykuł recenzowany, nadesłany 02.11.2013 r., przyjęty do druku 20.12.2013 r.

mgr inż. Maciej Stefańczyk Absolwent Wydziału Elektroniki i Technik Informacyjnych Politechniki Warszawskiej. W 2010 r. uzyskał tytuł inżyniera, w 2011 r. tytuł magistra inżyniera, obydwa z wyróżnieniem. W 2011 r. rozpoczął prace nad doktoratem dotyczącym zastosowania aktywnej wizji wraz z systemami opartymi na bazie wiedzy w sterowaniu robotów. Główne zainteresowania naukowe obejmują zastosowanie informacji wizyjnej, zarówno w robotyce, jak i w systemach rozrywki komputerowej. e-mail: stefanczyk.maciek@gmail.com dr inż. Tomasz Kornuta Absolwent Wydziału Elektroniki i Technik Informacyjnych Politechniki Warszawskiej. W 2003 r. uzyskał tytuł inżyniera, w 2005 r. tytuł magistra inżyniera, a w 2013 r. stopień doktora nauk technicznych. Od 2008 r. pracuje w Instytucie Automatyki i Informatyki Stosowanej, a od 2009 r. pełni funkcję kierownika Laboratorium Podstaw Robotyki. Jego zainteresowania naukowe obejmują metody programowania robotów oraz wykorzystanie informacji wizyjnej w robotyce, a w szczególności aktywną wizję oraz rozpoznawanie obrazów RGB-D. Autor/współautor ponad trzydziestu publikacji dotyczących ww. tematów. Recenzent krajowych oraz międzynarodowych konferencji robotycznych (KKR, IEEE MMAR, IEEE ICAR, IFAC SYROCO) oraz czasopism (Sensor Review, International Journal of Advanced Robotics). Członek IEEE RAS. e-mail: tkornuta@ia.pw.edu.pl

Zezwala się na korzystanie z artykułu na warunkach licencji Creative Commons Uznanie autorstwa 3.0

Nauka

Projekt techniczny i budowa platformy latającej typu quadrocopter Adrian Bonisławski, Michał Juchniewicz, Robert Piotrowski Wydział Elektrotechniki i Automatyki, Politechnika Gdańska

Streszczenie: Jedną z licznych platform latających jest pojazd typu quadrocopter. Rozwój techniki pozwala na budowanie konstrukcji przemieszczających się w wielu osiach. W artykule przedstawiono projekt, wykonanie i oprogramowanie pojazdu typu quadrocopter. Dodatkowo dokonano filtracji sygnałów pomiarowych i opracowano algorytm sterowania. Słowa kluczowe: quadrocopter, platforma latająca, projektowanie, robotyka, mechatronika DOI: 10.14313/PAR_203/91

1. Wprowadzenie Quadrocopter (rys. 1) to rodzaj platformy latającej. Przedrostek quadro oznacza, że mamy do czynienia z pojazdem, który jest napędzany czterema silnikami. Wszystkie ustawione są w pionowej osi. Regulacja odbywa się na zasadzie odejmowania/dodawania mocy do poszczególnych silników, co skutkuje stabilizacją platformy lub zmianą kierunku ruchu pojazdu. Do podstawowych zastosowań quadrocopterów należy zbieranie informacji w postaci zdjęć/filmów, za pomocą kamery przymocowanej do ramy pojazdu. Mają one możliwość swobodnego poruszania się w trzech osiach, więc wzniosą się na żądaną wysokość i zrobią zdjęcia lub nagrają film. W ten sposób można fotografować trudno dostępne

oraz niebezpieczne miejsca. Dane są wówczas zapisywane lub bezpośrednio przesyłane do operatora znajdującego się na ziemi. Analogiczne wykorzystanie można znaleźć w diagnostyce lub w działaniach szpiegowskich. Kolejne zastosowanie znajdą quadrocoptery w meteorologii. Na różnych wysokościach mogą być wykonywane pomiary, np. ciśnienia, temperatury, wilgotności, prędkości wiatru. Kolejny obszar zastosowania obejmuje zabawę i rozrywkę. Wiele osób kupuje quadrocoptery i traktuje jako latającą zabawkę. Liczne publikacje dotyczące quadrocopterów obejmują projektowanie, modelowanie i sterowanie tymi urządzeniami [1–3]. Artykuł dotyczy projektu technicznego i wykonania platformy latającej typu quadrocopter. Opracowano elementy mechaniczne i elektroniczne, z których zbudowano urządzenie, oprogramowano je i zaimplementowano sposoby komunikacji. Następnie zaproponowano metodę filtracji sygnałów pomiarowych i algorytm sterowania.

2. Założenia projektowe Główne założenia projektu dotyczyły małej masy i dużej wytrzymałości. Celem była budowa niedużego mocnego pojazdu latającego, który płynnie zmienia kierunki lotu oraz zachowuje stabilną pozycję w powietrzu. W związku z tym, do wykonania ramy, na której zamontowano wszystkie elementy, użyto włókna węglowego. Na końcu ramion zainstalowane zostały wydajne silniki z regulatorami sterującymi. Sygnał sterujący pochodzi z głównej płytki sterującej, po przeliczeniu w przygotowanym algorytmie wszystkich danych z urządzeń pomiarowych, zainstalowanych na oddzielnej płytce, umieszczonej w obudowie tłumiącej wibracje. Operator powinien sterować urządzeniem za pomocą bezprzewodowego zestawu (nadajnik/odbiornik). Informacje z odbiornika mają docierać do układu sterowania, w celu ich dalszego wykorzystania.

3. Budowa quadrocoptera 3.1. Rama

Rys. 1. Quadrocopter Fig. 1. Quadrocopter

Rama (rys. 2) wykonana została z włókna węglowego, a elementy do jej łączenia z nylonu. Długość ramion ramy wynosi 330 mm, a masa 55 g [4]. Jest to jedna z najlżejszych i najtrwalszych konstrukcji dostępnych na rynku, ponieważ zastosowano włókno węglowe, którego stosunek Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

Nauka

3.2. Silniki

Główny mechanizm napędowy to wysokoobrotowe silniki bezszczotkowe Turnigy Park300 [6] (rys. 3, tab. 1). Wykonują one 1600 obrotów na każdy 1 V zasilania, więc maksymalnie mogą osiągnąć prędkość powyżej 17 600 obr./min. Trzeba więc zwrócić szczególną uwagę na bezpieczeństwo. Ważnym aspektem w kontekście realizacji projektu jest również wyważenie silników – służą do tego małe śruby pod silnikami.

3.3. Regulatory

wytrzymałości do wagi wynosi 5. Ramę wykonano ze splotu typu plain, najlepszego do realizacji konstrukcji o nieskomplikowanych kształtach. Rama została zakupiona w postaci wyciętych części pierwotnych. Następnie wywiercono otwory i skręcono całość nylonowymi śrubami. Zwrócono szczególną uwagę na przewodnictwo elektryczne włókna węglowego. Niezaizolowanie wszystkich elementów może prowadzić do powstania zwarcia i uszkodzenia konstrukcji.

Regulatory Turnigy Plush [7] (rys. 4, tab. 2), polecane do tego modelu silników, są przeznaczone do bezpośredniego sterowania tymi elementami konstrukcji. Wymagają one jedynie jednorazowego zaprogramowania głównych cech, np. typu baterii, opóźnienia startu. Sygnał sterujący odpowiada za prędkość silnika. W przypadku regulatorów wykorzystywanych w platformach latających pożądaną opcją jest wsparcie trybu Fast PWM (ang. Pulse-Width Modulation), które uruchomiono w konstrukcji. Ma to znaczenie, ponieważ na wejściu regulatorów znajduje się filtr dolnoprzepustowy, który opóźnia reakcję na sygnał sterujący, co nie jest sytuacją pożądaną.

Rys. 3. Mocowanie silnika ze śmigłem do ramy Fig. 3. Engine with airscrew mounted on the frame

Rys. 4. Regulator Fig. 4. Speed controller

Tab. 1. Parametry silnika [6] Tab. 1. Engine parameters [6]

Tab. 2. Parametry regulatora [7] Tab. 2. Controller parameters [7]

Rys. 2. Widok ramy pojazdu [5] Fig. 2. View of vehicle frame [5]

Lp.

Parametr

Wartość

Zasilanie

7,4–11,1 V

Liczba obrotów na 1 V

1600

Maksymalny prąd

Maksymalna moc

85 W

Rezystancja wewnętrzna

0,18 Ω

Masa

25 g

Lp.

Parametr

Wartość

Stała wartość prądu

12 A

Układ dodatkowego zasilania

Liniowy: 5 V/2 A

Zakres napięcia DC

5,6 V – 16,8 V

Wymiary

32 × 24 × 10 mm

Masa

13 g

3.4. Urządzenia pomiarowe

W projekcie założono konieczność umieszczenia czterech urządzeń pomiarowych. Są to: akcelerometr trójosiowy BMA180 [8], żyroskop trójosiowy ITG3200 [9], magnetometr trójosiowy HMC5883L [10], barometr BMP085 [11]. Zostały one umieszczone na oddzielnej płytce (rys. 5). Akcelerometr mierzy przyspieszenia w trzech osiach, żyroskop wychylenia konstrukcji, magnetometr kierunek, w którym jest ustawiony quadrocopter, natomiast barometr ciśnienie, co pozwala określić wysokość, na jakiej znajduje się pojazd. Wszystkie urządzenia pomiarowe cechuje wysoka precyzja. Jest to niezbędne do stabilizacji położenia pojazdu. Akcelerometr pracuje w zakresie przeciążenia ±2g, który okazał się wystarczający (max 16g), więc zdecydowanie zwiększono precyzję pomiarów. Wykorzystano również wbudowany filtr dolnoprzepustowy 10 Hz. Żyroskop natomiast pracuje w pełnym zakresie ±2000°/s, a dodatkowo użyto filtru dolnoprzepustowego 5 Hz. Magnetometr został skonfigurowany w trybie ciągłych pomiarów z częstotliwością 75 Hz, uaktywniono również sprzętowe ośmiokrotne uśrednianie. Barometr zaś pracuje w trybie maksymalnej rozdzielczości, co daje dokładność na poziomie 0,25 m. Wymiana danych między urządzeniami pomiarowymi a układem sterowania następuje za pomocą magistrali I 2C [12]. Jest to bardzo efektywny i popularny sposób przesyłu informacji. Urządzenia pomiarowe nie wprowadzają dodatkowych opóźnień i pracują z pełną prędkością magistrali (~400 kHz). Przy każdym uruchomieniu platformy latającej następuje kalibracja wszystkich elementów odpowiadających za obliczanie wychyleń obiektu, tj. akcelerometru, żyroskopu i magnetometru. Podczas testów zauważono, iż istotne jest również rozmieszczenie urządzeń pomiarowych. Zgodnie z teorią, najlepsze efekty uzyskano umieszczając akcelerometr bardzo blisko punktu przecięcia wszystkich osi obrotu.

3.5. Enkoder

Turnigy 9X (tab. 3) [13] to jeden z najpopularniejszych, używanych w modelach latających, zestawów złożonych z nadajnika (rys. 6) i odbiornika (rys. 7), montowanego

Rys. 5. Rozmieszczenie urządzeń pomiarowych Fig. 5. View of circuit board with sensors

Tab. 3. Parametry Turnigy 9X [13] Tab. 3. Parameters of Turnigy 9X [13] Lp.

Parametr

Wartość

Liczba kanałów

8 ppm/9 pcm

Wyświetlacz

128 × 64 LCD

Typ enkodera

PPM/PCM

do ramy quadrocoptera. Odbiornik za pomocą enkodera komunikuje się z elementami na płytce sterującej. Sygnał może być modulowany na dwa sposoby: PPM (ang. Pulse-Posion Modulation) lub PCM (ang. PulseCode Modulation). Komunikacja może odbywać się na 8 lub 9 kanałach, w zależności od wybranego trybu modulacji. W projekcie wykorzystano pierwszy z nich. Odbiornik ma 9 kanałów i oddzielne wyjścia dla każdego z nich. Ponieważ nie wykorzystano wszystkich pinów głównej jednostki obliczeniowej, wykonano moduł odpowiedzialny za odczytywanie wszystkich sygnałów i generowanie ramki PPM o długości 20 ms, mieszczącej dane z wszystkich kanałów i sygnał synchronizacji (rys. 8).

Rys. 8. Przykładowa ramka PPM [14] Fig. 8. Example of frame PPM [14]

Główny mikrokontroler Atmega 1284P [15] ma dedykowany pin ICP (ang. Input Capture Pin), który zdecydowanie ułatwił odczyt informacji z wygenerowanego sygnału PPM. Ostatecznie wykorzystano tylko jeden pin na głównej płytce sterującej, odciążając jednocześnie procesor z obsługi wszystkich kanałów osobno.

Rys. 6. Nadajnik Fig. 6. Transmitter

Rys. 7. Odbiornik Fig. 7. Receiver Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

Nauka

3.6. Śmigła

Śmigła to kolejny niezmiernie istotny element konstrukcji. Ich dobór poprzedziły testy wielu rodzajów śmigieł, które doprowadziły do wyboru najlepszego modelu. Wymiary śmigieł są ograniczone wymiarami i masą pojazdu. Równocześnie im większe wymiary, tym większy uciąg. Po licznych badaniach ostatecznie zastosowano śmigła o szerokości 6 cali. Do wyboru są zazwyczaj odmiany dwu- lub trójpłatowe. Śmigła trójpłatowe charakteryzują się większym uciągiem, ale również bardziej skomplikowanym procesem wyważania. Materiał produkcyjny, jak i grubość łopaty mają znaczący wpływ na wytrzymałość. Ma to istotne znaczenie, ponieważ może dochodzić do kolizji śmigła z otoczeniem. Wyprofilowanie łopaty i kąt natarcia świadczą o stosunku siły nośnej i siły ciągu do sił oporu oraz szybkiego osiągania obrotów. Ostatecznie wybrano trójpłatowe śmigła firmy Master Airscrew (rys. 9) wykonane z nylonu wzmacnianego włóknem szklanym o średnicy 6 cali i skoku 4 cali [16].

Rys. 9. Trójpłatowe śmigło Master Airscrew 6 × 4 Fig. 9. Airscrew Master Airscrew 6 × 4

3.7. Zasilanie

Quadrocopter potrzebuje odpowiedniego zasilania. Ze względu na niewielką masę urządzenia sama bateria też musi być lekka. Wybrano zatem baterie litowo-polimerowe. Zapas energii dostarczany jest przez 3-calowy akumulator Zippy o pojemności 1800 mAh [17]. Przy standardowej eksploatacji wystarcza to na ponad 10 minut lotu.

3.10. Główna jednostka obliczeniowa

Układ został zbudowany na mikrokontrolerze ATmega 1284P-AU [15] w obudowie TQFP (ang. Thin Quad Flat Pack) firmy Atmel. Projekt przygotowano w środowisku Eagle [20]. Płytkę wykonano w nowoczesnej technologii SMD (ang. Sufrace Mounted Devices). Efekt końcowy przedstawiono na rys. 10, a specyfikację w tab. 4. Tab. 4. Parametry mikrokontrolera ATmega 1284P-AU [15] Tab. 4. Parameters of ATmega 1284P-AU [15] Lp.

Parametr

Wartość

Organizacja pamięci Flash

128 kB

Pojemność pamięci EEPROM

4096 B

Pojemność pamięci SRAM

16 384 B

Częstotliwość taktowania

20 MHz

Liczba wejść/wyjść

Napięcie pracy

1,8–5,5 V

Rodzaj obudowy

TQFP

Na głównej płytce zamontowano następujące elementy: –– ICP – wejście dla sygnału z enkodera. Jest to przetworzona informacja z nadajnika, którą wprowadza operator. –– Wyjście na magistralę I2C dla sygnału z płytki z urządzeniami pomiarowymi. Przez magistralę I2C docierają informacje z urządzeń pomiarowych, które informują, w jakiej pozycji jest quadrocopter i w którą stronę się przemieszcza. Jest to niezbędna informacja dla zachowania stabilnej pozycji platformy latającej w powietrzu. –– 4×PWM – sterowanie szerokością impulsów (sygnał zadany dla regulatorów silników). Po przeliczeniu sygnałów pomiarowych i z odbiornika, generowany jest sygnał

3.8. Komunikacja z komputerem

Do wymiany danych z komputerem zastosowano bezprzewodowy moduł komunikacyjny. W czasie lotu quadrocopter ma możliwość przesyłania wybranych parametrów. Transmisja odbywa się przez bluetooth. Obiekt łączy się z komputerem w trybie on-line i przesyła różne informacje, np. pomiarowe.

3.9. Kamera

W projekcie quadrocoptera użyto kamery Sony CCD 1/3” [18] oraz nadajnika/odbiornika Boscam 5,8 GHz FPV wireless [19]. Kamera służy do nagrywania filmów podczas lotu. Możliwa jest też transmisja na żywo przez wysyłanie obrazu sygnałem analogowym do odbiornika, który może być podłączony do komputera lub telewizora. Zasięg przesyłu obrazu na otwartym terenie wynosi 500 m. Można go zwiększyć do 1500 m dzięki zastosowaniu anteny kierunkowej. Opcjonalnie można dołączyć dodatkowy układ rejestrujący na karcie SD (ang. Secure Digital).

Rys. 10. Widok głównej płytki drukowanej wraz z jej umiejscowieniem w quadrocopterze Fig. 10. View of circuit board

–– –– –– –– ––

dla regulatorów silników w celu wytworzenia żądanej pozycji quadrocoptera w powietrzu, czy też podczas lądowania/wznoszenia. Układy stabilizujące napięcie na wartości 3,3 V oraz 5 V. Wyjście do komunikacji z komputerem przez RS-232. Wyjście na programator. Zasilanie. Diody sygnalizacyjne.

miczny). Ostatecznie filtr ten wybrano do dalszych prac. Porównanie działania filtrów dla wychylenia w jednej osi (0–20°) przedstawiono na rys. 11.

4. Filtracja sygnałów pomiarowych Najważniejszy element z urządzeniami pomiarowymi, czyli oddzielna płytka, przymocowana jest do ramy przez obudowę wygłuszającą wibracje. Niestety, jest to niewystarczające do wygenerowania sygnału, w którym nie będzie składowych pochodzących od zakłóceń spowodowanych wibracjami. Oprócz tego żyroskop wprowadza rosnący w czasie dryft pomiarowy. W związku z tym zdecydowano się zaimplementować filtr pomiarowy, aby wyeliminować skutki wibracji i otrzymać jedną, pewną i dokładną wartość kąta, na podstawie danych z wielu urządzeń pomiarowych. Pierwsze próby testowania filtrów opierały się na dyskretnych filtrach komplementarnych. Filtr ten łączy dane pomiarowe z akcelerometru i żyroskopu za pomocą filtru dolno- i górnoprzepustowego. Ze względu na bardzo proste obliczenia, filtr nie obciąża procesora i jednocześnie daje dobrą estymację kąta. Równanie filtru komplementarnego pierwszego rzędu ma postać:

(1)

gdzie: Angle – kąt, c = 0,01 – stała filtru (w przedziale 0–1), Angleacc – kąt na podstawie pomiaru akcelerometru, Anglegyro – kąt na podstawie pomiaru z żyroskopu. Wartości kątów Angleacc i Anglegyro nie są danymi bezpośrednio z urządzeń pomiarowych. Kąt z akcelerometru uzyskano na podstawie funkcji trygonometrycznych, a daną z żyroskopu należy całkować. Wykorzystanie filtru komplementarnego doprowadziło do wyeliminowania niepożądanego dryftu pomiaru z żyroskopu. Przetestowano również filtry komplementarne wyższego rzędu, ale różnice w wynikach były pomijalnie małe. Kolejnym krokiem było sprawdzenie innych filtrów. Przetestowano filtr MARG (ang. Sebastian Madgwick fusion filter). Algorytm korzysta z reprezentacji kwaternionów, czyli algebraicznej struktury do opisu w przestrzeni trójwymiarowej, w której część rzeczywista ma jeden wymiar, a część urojona jest wektorem trójwymiarowym [21]. Posiadając urządzenia pomiarowe dające łącznie dziesięć stopni swobody, dostajemy pełne informacje o zniekształceniach magnetycznych i dryfcie żyroskopu. W przeciwieństwie np. do filtru Kalmana, filtr MARG nie wymaga wydajnego procesora, zatem dzięki szybszym operacjom rośnie częstotliwość pracy całego algorytmu, jednocześnie pozostawiając błąd (w porównaniu do filtru Kalmana) na poziomie maksymalnie 0,8° (błąd dyna-

Rys. 11. Filtracja sygnałów Fig. 11. Signals filtering

Scałkowany sygnał z żyroskopu (kolor niebieski) nie jest zaszumiony, ponieważ uruchomiony został filtr dolnoprzepustowy. Niestety dryft sygnału uniemożliwia jego wykorzystanie w sterowaniu. Filtr komplementarny pierwszego rzędu (kolor czerwony) wyeliminował dryft, ale z powodu podatności akcelerometru na wibracje, pojawiły się szumy. Filtr MARG (kolor czarny) skompensował dryft sygnału z żyroskopu i oczyścił go z zakłóceń.

5. Sterowanie Ostatnim etapem projektu było opracowanie algorytmu sterowania platformą latającą. Celem sterowania jest stabilizacja wychylenia kąta w 3 osiach: Yaw – obrót wokół osi Z, Pitch – obrót wokół osi Y i Roll – obrót wokół osi X (rys. 12) [22].

Rys. 12. Kąty obrotu quadrocoptera [22] Fig. 12. Angles of rotation of quadrocopter [22] Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

Nauka

Quadrocopter powinien reagować na polecenia operatora, który wskaże na jakiej wysokości ma się znajdować, w którą stronę ma się przemieścić oraz czy ma się obrócić. Przeliczając te dane, razem z informacjami z urządzeń pomiarowych, układ sterowania wypracowuje wartości prędkości obrotowych dla silników. Sygnał ten trafia do regulatorów silników (punkt 3.3). Sterowanie zostało zrealizowane za pomocą trzech regulatorów typu PID. Człon proporcjonalny P ma bezpośredni wpływ na wzmocnienie, więc odpowiada za oscylacje quadrocoptera i jego przeregulowania. Część całkująca eliminuje niedoskonałości pojazdu (np. niedokładne wyważenie, straty na silniku i śmigłach). Dobierając odpowiednie wartości członu różniczkującego D można przeciwdziałać szybkim zmianom kąta wychylenia obiektu. Przygotowano platformę testową, która nie pozwalała quadrocopterowi latać, ale jednocześnie umożliwiła mu obrót w jednej osi. Umożliwiło to przeprowadzenie bezpiecznych testów eksperymentalnych doboru nastaw regulatorów. Ostatecznie otrzymano: Kp = 1, Ki = 0,01 i Kd = 0,59.

6. Wynik końcowy

Rys. 12. Kąty obrotu quadrocoptera [22] Fig. 12. Angles of rotation of quadrocopter [22]

Rys. 13. Quadrocopter w trakcie lotu – widok z góry Fig. 13. Flying quadrocopter – top view

Rys. 14. Quadrocopter w trakcie lotu – widok z dołu Fig. 14. Flying quadrocopter – bottom view

Rys. 15. Quadrocopter w akcji Fig. 15. Flying quadrocopter

Wszystkie założenia spełniono i budowa platformy latającej została ukończona. Na rys. 13–15 pokazano quadrocopter w czasie lotów.

7. Podsumowanie Pojazdy latające stają się popularnym narzędziem pracy lub zabawy. Na całym świecie powstają zarówno amatorskie projekty, jak i wyspecjalizowane urządzenia produkowane przez duże firmy. Rozwój techniki sprzyja budowie konstrukcji coraz lżejszych, bardziej wytrzymałych i precyzyjnych. W artykule przedstawiono projekt i wykonanie platformy latającej typu quadrocopter. Jej elastyczność, wynikająca z modułowej budowy, pozwala na prostą modyfikację i rozbudowę. W najbliższym czasie planowane jest opracowanie i implementacja w pojeździe efektywniejszych, bardziej zaawansowanych algorytmów sterowania.

Bibliografia 1. Hoffmann G.M, Huang H., Waslander S.L., Tomlin C.J. (2007).Quadrotor Helicopter Flight Dynamics and Control: Theory and Experiment. Proc. of the AIAA Guidance, Navigation and Control Conference, South Carolina, 20–23 August, 2007. 2. Bresciani T. Modelling, Identification and Control of a Quadrotor Helicopter. PhD thesis, Lund University, Department of Automatic Control. 3. Zhou Q.-L., Zhang Y., Rabbath C.-A.L., Theilliol D. (2010). Design of Feedback Linearization Control and Reconfigurable Control Allocation with Application to a Quadrotor UAV. Proc. of the Conference on Control and Fault Tolerant Systems, Nice, 6–8 October, 2010. 4. Data sheet Butterfly x250. 5. www.aliexpress.com/item/Butterfly-x250330mm-shaft-mini-quadcopter-fiber-carbon-fram/ 650120526.html, dostęp 28.10.2013. 6. www.hobbyking.com/hobbyking/store/__19034__ turnigy_park300_brushless_outrunner_1600kv. html, dostęp 10.11.2013. 7. www.hobbyking.com/hobbyking/store/__2161__ turnigy_plush_12amp_2a_bec_besc.html, dostęp 10.11.2013. 8. irtfweb.ifa.hawaii.edu/~tcs3/jumpman/ jumppc/1107-BMA180/BMA180-DataSheetv2.5.pdf, dostęp 10.11.2013. 9. invensense.com/mems/gyro/documents/EB-ITG3200-00-01.1.pdf, dostęp 10.11.2013. 10. www51.honeywell.com/aero/common/documents/ myaerospacecatalog-documents/Defense_Brochuresdocuments/HMC5883L_3-Axis_Digital_Compass_ IC.pdf, dostęp 10.11.2013. 11. www.bosch-sensortec.com/en/homepage/ products_3/environmental_sensors_1/bmp085_1/ bmp085, dostęp 10.11.2013. 12. i2c.info/i2c-bus-specification dostęp 10.11.2013. 13. Data sheet Turnigy 9X. 14. www.agert.homelinux.org/blog/images /9/97/Ppm2.gif, dostęp 28.10.2013. 15. Data sheet ATmega1284P-AU Atmel. 16. http://masterairscrew.com/3-bladeseries. aspx,dostęp 03.11.2013. 17. www.hobbyking.com/hobbyking/store/__21343__ ZIPPY_Compact_1800mAh_3S_25C_Lipo_Pack. html, dostęp 03.11.2013. 18. hobbyking.com/hobbyking/store/uh_viewItem. asp?idProduct=16461, dostęp 10.11.2013. 19. www.hobbyking.com/hobbyking/store/uh_ viewItem.asp?idProduct=15295, dostęp 10.11.2013. 20. www.cadsoftusa.com, dostęp 28.10.2013. 21. Hardy A.S. Elements of Quaternions. Ginn, Heath & Co., Boston. 22. www.engineering.purdue.edu, dostęp 28.10.2013.

Technical design and construction of flying platform type quadrocopter Abstract: One of the many flying platforms is vehicle of type quadrocopter. The development of technique allows design and construction platforms for moving of several axes. The paper presents the project, construction and programming of flying platform type quadrocopter. Moreover, the filtering of measurements signals and control algorithm was developed. Keywords: quadrocopter, flying platform, designing, robotics, mechatronics

Artykuł recenzowany, nadesłany 18.11.2013 r., przyjęty do druku 20.12.2013 r.

Adrian Bonisławski Student pierwszego stopnia studiów inżynierskich na Wydziale Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej (kierunek: Automatyka i Robotyka, specjalność: Automatyka i Systemy Sterowania). Zainteresowania: elektronika, programowanie. e-mail: adrian.bonislawski@gmail.com

Michał Juchniewicz Student pierwszego stopnia studiów inżynierskich na Wydziale Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej (kierunek: Automatyka i Robotyka, specjalność: Automatyka i Systemy Sterowania). Zainteresowania: elektronika, motoryzacja. e-mail: juchniewiczmichael@gmail.com

dr inż. Robert Piotrowski Absolwent Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej (kierunek: Automatyka i Robotyka) (2001 r.). W 2005 r. uzyskał stopień doktora (Automatyka i Robotyka). Obecnie adiunkt w Katedrze Inżynierii Systemów Sterowania. Zainteresowania naukowe dotyczą modelowania i zaawansowanych metod sterowania procesami przemysłowymi. e-mail: r.piotrowski@eia.pg.gda.pl

Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

Nauka

Zezwala się na korzystanie z artykułu na warunkach licencji Creative Commons Uznanie autorstwa 3.0

Metoda modelowania procesów sekwencyjnych i współbieżnych w środowisku sterowników PLC Krzysztof Franczok Fabryka Maszyn ROTOX Sp. z o.o., Pokój k. Opola

Streszczenie: W artykule zaproponowano metodę modelowania i realizacji procesów sekwencyjnych i współbieżnych w środowisku sterowników programowalnych PLC, z wykorzystaniem instrukcji CASE OF, języka tekstowego ST. Pokazano metodę transformacji modelu procesu sterowania, zbudowanego w postaci sieci Petriego, wprost do postaci kodu programu sterownika przemysłowego, bez konieczności pośredniego budowania schematu logicznego. Wskazano korzyści płynące z zastosowania tej metody, w realizacji zarówno prostych jak i złożonych algorytmów sterowania procesami dyskretnymi w systemach czasu rzeczywistego. Przedstawiono rozwiązanie algorytmu sterowania procesami sekwencyjnymi i współbieżnymi na przykładzie procesu ważenia. Wskazano kierunki dalszego wykorzystania i rozwoju zaprezentowanej metody do realizacji procesów sekwencyjnych i współbieżnych. Słowa kluczowe: język strukturalny ST, sieci Petriego, modelowanie procesów dyskretnych, instrukcja CASE OF, procesy sekwencyjne i współbieżne DOI: 10.14313/PAR_203/98

1. Wprowadzenie W praktyce inżynierskiej bardzo często występują sekwencyjne i współbieżne procesy dyskretne. Zadaniem inżynierów automatyków jest szybkie i bezbłędne tworzenie, na podstawie specyfikacji wymagań, modelu algorytmu automatycznego sterowania dyskretnym procesem produkcyjnym, a następnie zaimplementowanie go w systemach sterujących procesem, jakim zwykle jest system czasu rzeczywistego oparty na sterowniku PLC. Do modelowania i badania właściwości dynamicznych takich procesów przydatnym narzędziem są sieci Petriego i programy do ich analizy. Sieci Petriego dobrze ilustrują relacje zachodzące w procesach sterowania i umożliwiają formalną analizę ich właściwości behawioralnych. Wśród obecnie stosowanych rozwiązań najbardziej popularny jest język SFC, ale ma on pewne wady: –– język SFC nie zawsze jest dostępny w sterownikach PLC różnych producentów, –– z uwagi na graficzną formę, programy napisane w języku SFC mają gorsze parametry wydajnościowe niż programy pisane językami tekstowymi [1],

–– nie jest to język samodzielny – zarówno akcje wykonywane w ramach miejsc, jak i tranzycje pisane są za pomocą innych języków programowania, jak język IL, FBD, LD czy ST [2]. Do transformacji modelu procesu opisanego interpretowaną siecią Petriego, można jednak wykorzystać język strukturalny ST. W artykule [3] opisana została sprzętowo-programowa realizacja rozmytej interpretowanej sieci Petriego za pomocą języka ST. Autorzy wskazali korzyści stosowania języka ST do takich celów oraz zaprezentowali metodę jego wykorzystania do realizacji modelu sieci Petriego. W pracy [4] przedstawiono w interesujący sposób metodę modelowania sieci Petriego w języku VHDL, którą można również zastosować w języku ST. Wskazano na występującą w większości projektów inżynierskich konieczność synchronizowania niezależnych procesów sekwencyjnych i związane z tym trudności, zaproponowano ich rozwiązanie. Zastosowanie połączenia języka SFC z językiem ST do realizacji modelu maszyny stanowej UML przedstawiono w pracy [2], gdzie wskazano potrzebę określenia formy translacji diagramu stanów na program dla sterownika PLC. Proponowana w niniejszym artykule metoda modelowania i realizacji sekwencyjnych i współbieżnych procesów dyskretnych stanowi próbę rozwiązania problemów, na które wskazują autorzy wspomnianych publikacji i może być alternatywą dla dotychczas proponowanych rozwiązań. Celem jest zaproponowanie wydajnej, wygodnej i funkcjonalnej dla projektanta systemów sterowania, metody konwersji modelu procesu, z postaci sieci Petriego, na program sterownika PLC, z zachowaniem struktury i charakteru modelu, z wykorzystaniem wydajnego tekstowego języka programowania ST.

2. Korzyści wynikające ze stosowania języka tekstowego ST W pracy [1] wykazano, że z punktu widzenia wymagań stawianych systemom czasu rzeczywistego, do realizacji zadań spełniających te wymagania, jest zalecane stosowanie języków tekstowych. Czasy minimalne, maksymalne oraz odchylenie standardowe czasu wykonania są znacznie mniejsze dla języków tekstowych niż graficznych [1]. Wyjaśniono, że w przy-

Rys. 1. Tranzycje wejściowe i wyjściowe miejsca p [4] Fig.1. In/out transitions for place p [4]

Rys. 2. Miejsca wejściowe i wyjściowe tranzycji t [4] Fig. 2. In/out places for transition t [4]

padku języków tekstowych operacje wykonywane są wyłącznie w akumulatorach jednostki centralnej, do których czas dostępu jest krótki, natomiast w przypadku języków graficznych wykonanie złożonych operacji wymaga stosowania zmiennych pomocniczych do zapisu wyników pośrednich w pamięci o dłuższym czasie dostępu. Autor pracy [1] zwraca uwagę, że w przypadku języków graficznych dodatkowym czynnikiem pogarszającym szybkość i determinizm czasowy działania, jest wykonywanie operacji innych niż logiczne, tylko przez wywołanie funkcji. Wykazano przy tym, że z punktu widzenia wydajności, język listy instrukcji IL oraz język strukturalny ST są równoważne. Wskazano jednak, że język ST jest bardziej funkcjonalny i zapewnia dostęp do wszystkich zasobów CPU. Zalety języka ST: –– szybkość wykonywania programu przez sterownik PLC – jak wykazano w [1], wśród języków opisanych normą PN-EN 61131-3 programy napisane w językach IL oraz ST są wykonywane w najkrótszym czasie, –– łatwość implementacji skomplikowanych operacji matematycznych [1], –– łatwość stosowania pętli i obróbki skomplikowanych struktur wielowymiarowych o zróżnicowanych typach danych, pojedynczych i w postaci tablic, –– możliwość budowania reguł logiki rozmytej [3], –– łatwość wprowadzania obszernych komentarzy, –– łatwość przenoszenia kodu, co pozwala na uniezależnienie się od dostawcy sprzętu [3].

3. Transformacja sieci Petriego do kodu programu w języku ST 3.1. Sieć Petriego

Przed przedstawieniem możliwości modelowania sieci Petriego w języku ST należy przypomnieć wybrane zagadnienia z teorii sieci określające ich strukturę, których opis przedstawiono w [4]: Zbiory tranzycji wejściowych i wyjściowych miejsca p, definiowane są następująco:

Rys. 3. Fragment programu napisanego za pomocą instrukcji CASE OF Fig. 3. A fragment of the program written using the CASE OF statement

•p = {t ∈ T : (t, p ) ∈ F }

(1)

p• = {t ∈ T : ( p,t ) ∈ F }

(2)

gdzie: T – zbiór tranzycji sieci, F – relacja przepływu w danej sieci (zbiór łuków), t – rozpatrywana tranzycja, p –rozpatrywane miejsce. Zbiory miejsc wejściowych i wyjściowych danej tranzycji t określane są zależnościami:

•t = {p ∈ P : ( p,t ) ∈ F }

(3)

t • = {p ∈ P : (t, p ) ∈ F }

(4)

gdzie: P – zbiór miejsc sieci,

3.2. Metoda CASE OF

Proponowana metoda transformacji modelu w postaci sieci Petriego do kodu programu, opiera się na szczególnym zastosowaniu instrukcji CASE OF języka ST, która z założenia jest elementem wyboru. Znając zasadę działania sterownika programowalnego, który powtarza cykl instrukcji oraz etapy: –– autodiagnostyka, –– odczyt wejść, –– wykonanie programu, –– zadania komunikacyjne, –– ustawienie wyjść, można wykorzystać właściwości instrukcji CASE OF do budowy programu sekwencyjnego. Odpowiednie sterowanie wieloma pojedynczymi programami sekwencyjnymi umożliwia realizację procesów współbieżnych i ich synchronizację. Instrukcja CASE OF jest wygodnym zastępnikiem w języku strukturalnym instrukcji warunkowej IF THEN, szczególnie w przypadku występowania wielu alternatywnych warunków. Konstrukcja programu oparta na instrukcji CASE OF, w języku strukturalnym przyjmuje postać przedstawioną na rys. 3, gdzie p jest liczbą całkowitą nieujemną. Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

Nauka

W zależności od wartości zmiennej p wykonywana jest tylko jedna z instrukcji z przedziału [0 .. n] Ten sam program, zrealizowany za pomocą instrukcji IF THEN przyjąłby postać, jak na rys. 4. Jeśli kod programu z rys. 3 rozbudujemy w sposób przedstawiony na rys. 5, otrzymamy program sekwencyjny, w którym jeśli: –– p = 0, to zostanie wykonana instrukcja_0 oraz jeśli spełniony będzie warunek (warunek_0_1 = true), to zmienna p przyjmie wartość 1, –– p = 1, to zostanie wykonana instrukcja_1 oraz jeśli spełniony będzie warunek (warunek_1_2 = true), to zmienna p przyjmie wartość 2, –– p = 2, to zostanie wykonana instrukcja_2 a zmienna p przyjmie bezwarunkowo wartość 0 i ponownie zostanie rozpoczęta sekwencja. Z wykorzystaniem instrukcji CASE OF, w zależności od nieujemnej wartości całkowitej zmiennej p, wykonywane są instrukcje zawarte tylko dla danego przypadku określonego wartością zmiennej p. W ramach tego przypadku może być wykonana dowolna liczba instrukcji, pętli iteracyjnych, operacji arytmetycznych, porównawczych i innych. Wszystkie pozostałe przypadki, określone innymi niż aktualna wartość zmiennej p, nie są brane pod uwagę podczas wykonywania programu. Można zatem założyć, że jeśli:

(5)

to dla określonej wartości całkowitej p program znajduje się w określonym stanie – miejscu reprezentowanym przez zdarzenie określone wartością p. Dopóki zmienna p będzie przyjmowała tę samą wartość, sterownik programowalny w każdym cyklu pracy będzie wykonywał instrukcje zadeklarowane dla przypadku p o tej wartości. Zmiana wartości zmiennej p spowoduje, że sterownik programowalny wykona w następnym cyklu pracy instrukcje określone dla nowej wartości zmiennej p, a zatem zmieni stan – miejsce w sekwencji. Aby możliwe było przejście do nowego stanu procesu sekwencyjnego, konieczna jest zmiana wartości zmiennej p. W tym celu konieczne jest zadeklarowanie warunków odpalenia tranzycji. Taka deklaracja może przyjąć postać instrukcji if then end_if i musi być umieszczona w ramach aktywnego przypadku p. Spełnienie warunków if then end_if w czasie aktywności miejsca p spowoduje zmianę wartości zmiennej p na taką,

Rys. 4. Fragment programu napisanego za pomocą instrukcji IF THEN Fig. 4. A fragment of the program written using IF THEN statement

100

Rys. 5. Przykład programu sekwencyjnego napisanego za pomocą instrukcji CASE OF Fig. 5. An example of a sequential program written using the CASE OF statement

jaka odpowiada pożądanemu miejscu procesu sekwencyjnego. Po zmianie wartości zmiennej p, w kolejnym cyklu pracy, sterownik wykona instrukcje zawarte w ramach nowego przypadku określonego nową wartością p. Możliwe jest wprowadzenie więcej niż jednej instrukcji warunkowej if then end_if w ramach jednego aktywnego miejsca p, co odpowiada kilku tranzycjom stanowiącym wybór alternatywny. Za pomocą instrukcji warunkowej if then end_if, możliwe jest uruchomienie więcej niż jednego nowego procesu sekwencyjnego, co odpowiada tranzycji dzielącej sekwencje na dwa procesy współbieżne.

4. Modelowanie procesu sekwencyjnego 4.1. Wykorzystanie instrukcji CASE OF do implementacji sieci Petriego

Aby zilustrować zasadę modelowania programu sekwencyjnego na bazie instrukcji CASE OF, posłużono się przykładem zaczerpniętym z pracy [5], przedstawiającym metodę transformacji sieci SFC na sieć Petriego i dla tego przykładu zaprezentowano proponowany sposób, z wykorzystaniem instrukcji CASE OF. Elementy graficzne przedstawione na rys. 6, właściwe dla języka SFC oraz dla sieci Petriego, w języku strukturalnym przyjmują postać, jak na rys. 7. Program inicjowany jest w miejscu P0, gdy zmienna p typu całkowitego przyjmuje wartość 0. Dopóki nie zostanie spełniony warunek C = true, sterownik PLC będzie w każdym cyklu programu wykonywał instrukcje przewidziane w miejscu P0. Inne części programu nie są wykonywane przez sterownik. W momencie spełnienia warunku C = true, program przypisuje zmiennej p wartość 9, co powoduje, że w kolejnym cyklu pracy program będzie wykonywany tylko w ramach miejsca P9.

4.2. Przykład dla prostego procesu sekwencyjnego ważenia substancji

Dla zobrazowania metody przekształcenia modelu prostego procesu dyskretnego, opisanego za pomocą sieci Petriego, na postać programu napisanego w języku strukturalnym, posłużono się przykładem zaczerpniętym z pracy [5]. Na rys. 8, przedstawiono przykład procesu ważenia substancji, w posta-

Rys. 9. Sieć Petriego po transformacji z sieci SFC [5] Fig. 9. Petri net after transformation of the SFC network [5]

Rys. 6. Porównanie elementów graficznych sieci SFC i sieci Petriego [5] Fig. 6. Comparision of graphics SFC network and Petri net

ci języka SFC, a na rys. 9, jego odwzorowanie w postaci sieci Petriego. Na rys. 10 przedstawiono ten sam proces, zaimplementowany w sterowniku PLC w języku strukturalnym z wykorzystaniem instrukcji CASE OF. Dzięki właściwościom instrukcji CASE OF można w pełni i bezpośrednio odwzorować strukturę opisaną za pomocą sieci Petriego. Program rozpoczyna pracę w miejscu P1 i oczekuje na spełnienie warunków umożliwiających odpalenie tranzycji T(P1, P20) – sygnalizowanie awarii lub T(P1, P30) – rozpoczęcie właściwego procesu. Jeśli zmienna p przyjmuje wartość 1, to program PLC pomija kod programu znajdujący się w miejscach odpowiadających wartościom innym niż 1. Jeśli spełnione zostaną warunki umożliwiające odpalenie tranzycji, w następnym cyklu sterownika wykonywany będzie tylko program zawarty w miejscu p, osiągniętym przez odpalenie danej tranzycji.

4.3. Modelowanie procesów współbieżnych

Rys. 7. Przykład przekształcenia sieci Petriego do języka ST Fig. 7. An example of the transformation of Petri nets as ST language

Rys. 8. Sieć SFC opisująca proces ważenia substancji [5] Fig. 8. SFC network describing the process of weighing of substance [5]

Implementacja przedstawiona na rys. 10, realizuje hierarchiczną sieć Petriego w postaci jednego programu sekwencyjnego i z wykorzystaniem tej samej zmiennej p, określającej poszczególne miejsca, również w ramach makromiejsca P30. Taka forma jest dopuszczalna w przypadku, gdy w ramach makromiejsca P30 wykonywany jest tylko jeden proces sekwencyjny. W przypadku gdyby w ramach makromiejsca P30, realizowany był współbieżnie, więcej niż jeden proces sekwencyjny, program musiałby zostać zapisany w postaci przedstawionej na rys. 11. W takim przypadku w chwili odpalenia tranzycji T(P1, P30) należy aktywować wszystkie współbieżne procesy sekwencyjne, a tranzycję T(P30, P1) odpalić dopiero, gdy zostaną one zakończone. W ten sposób można uruchomić za pomocą zmiennej P1_Start, P2_Start, …, Pn_ Start szereg procesów sekwencyjnych wykonywanych współbieżPomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

101

Nauka

nie, a w miejscu P30 oczekiwać na spełnienie warunków zakończenia tych procesów w postaci wartości logicznej true dla zmiennych P1_Koniec, P2_Koniec, …, PN_Koniec. Uruchomienie poszczególnych procesów wykonywanych współbieżnie nie musi być realizowane przez zmienne pomocnicze Pn_Start, Pn_Koniec. W tym celu można użyć wartości zmiennej pn, określającej aktywne miejsce procesu sekwencyjnego n.

5. Istotne cechy metody CASE OF 5.1. Pełna kontrola nad przebiegiem procesu

Każde miejsce sieci Petriego ma swój numer i zawiera tranzycje do kolejnych miejsc. Ponieważ zawsze tylko jedno miejsce jest aktywne w ramach danego programu, w przypadku błędnego działania programu można łatwo zlokalizować przyczynę na podstawie numeru aktywnego miejsca i analizy warunków odpalenia tranzycji wyjściowej miejsca p. Jeśli zmienna p zostanie zadeklarowana w sterowniku PLC jako zmienna nieulotna, stan w którym znajduje się proces, może być pamiętany nawet po wyłączeniu zasilania sterownika. Po ponownym załączeniu zasilania sterownika, program rozpocznie pracę od miejsca, w którym proces się znajdował przed wyłączeniem zasilania. W przypadku wystąpienia sytuacji awaryjnych, możliwe jest wpłynięcie na zachowanie się programu za pomocą programu nadrzędnego. Program nadrzędny może, w sytuacji zadziałania wyłącznika bezpieczeństwa, ustawić wartość zmiennej p tak, by program wszedł do miejsca P0, realizującego awaryjne zatrzymanie procesu dyskretnego, bez względu na to, w jakim miejscu p proces się w danej chwili znajdował.

5.2. Efektywność obliczeniowa sterownika

W pracy [1] autor określa górne oszacowanie czasu wykonania procedury obliczeniowej w środowisku PLC jako:

Te ∈ F ∑ Tinstr

(6)

gdzie: Te – szacowany czas wykonania procedury, Tinstr – maksymalny czas wykonania poszczególnych instrukcji, zależnie od typu CPU oraz typu danych, na jakich są wykonywane działania; F >1 – stałą zależną od typu użytej CPU.

Rys. 10. Implementacja procesu ważenia w sterowniku PLC, z wykorzystaniem instrukcji CASE OF Fig. 10. Implementation of the weighing process In the PLC environment, using CASE OF statement

102

Ponieważ w przypadku instrukcji CASE OF sterownik PLC wykonuje tylko tę część kodu programu, która zawiera się w ramach aktywnego miejsca p, pozostała część programu jest przez sterownik pomijana. Oznacza to, że dla programu, który zawiera n miejsc p, czas wykonania programu Te zależy tylko i wyłącznie od liczby instrukcji m, zawartych w miejscu p, a nie od liczby n miejsc p. Dzięki tej właściwości, przy założeniu, że dane miejsce p zawiera maksymalnie m instrukcji, w przypadku, gdy n → ∞, maksymalny czas wykonania programu będzie niezmienny względem liczby n miejsc p, a jedynie zależny od maksymalnego czasu Te dla aktywnego miejsca p. Właściwość ta pozwala na maksymalne skrócenie czasu cyklu nawet dla bardzo rozbudowanych sekwencji. Pozwala również na wykonanie w jednym cyklu sterownika wielu współbieżnych pro-

Rys. 11. Implementacja procesu ważenia w sterowniku PLC, z wykorzystaniem instrukcji CASE OF, z zachowaniem hierarchii sieci Fig. 11. Implementation of the weighing process, using the CASE OF instruction, keeping the network hierarchy

gramów realizujących procesy sekwencyjne, przy zastosowaniu sterowników PLC o mniejszej wydajności. Dla zobrazowania korzyści warto posłużyć się danymi podawanymi przez firmę Beckhoff, producenta systemu czasu rzeczywistego Twincat. Według opublikowanych danych [9], czas wykonania 1000 rozkazów PLC w przypadku standardowego sterownika sprzętowego wynosi ok. 800 µs, dla szybkiego sterownika sprzętowego jest to czas rzędu 70 µs, a dla sterownika SoftPLC opartego na przestarzałym już procesorze Pentium III wynosi 15 µs. W przypadku procesora Intel Core 2 Duo czas ten jest rzędu 1 µs. W praktyce typo-

wy czas cyklu programu sterownika przyjmuje się 1 ms, co pozwala na wykonanie na procesorze Intel Core 2 Duo do 1 miliona rozkazów sterownika, w jednym cyklu programowym. Według danych firmy Beckhoff możliwe jest uzyskanie czasu cyklu sterownika już od 50 µs [9].

5.3. Spełnienie kryteriów poprawności formalnej programu

Można założyć, że w przedstawionych przykładach implementacji, jeśli model w postaci sieci Petriego będzie spełniał kryteria formalne, co można zbadać za pomocą dostępnych Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

103

Nauka

metod analizy sieci Petriego, to program dokładnie odwzorowujący sieć Petriego też będzie je spełniał.

5.4. Czytelna struktura programu

Według [6] program ma czytelną strukturę, jeśli w sposób prosty i jednoznaczny można określić, co sterownik PLC ma wykonywać w danej chwili i co będzie wykonywał w dalszych etapach. Program napisany z wykorzystaniem instrukcji CASE OF dokładnie odwzorowuje model opisany siecią Petriego. Jeśli w danej chwili aktywne jest miejsce p, to podczas analizy programu ważna jest tylko ta jego część, która zawarta jest w miejscu p, bo tylko ona jest wykonywana przez procesor sterownika. Na podstawie analizy tranzycji można też jednoznacznie określić, co będzie wykonane w przypadku spełnienia określonych warunków odpalenia tranzycji. Jeśli nastąpi zatrzymanie procesu, znając wartość zmiennej p, można jednoznacznie określić na jakim etapie programu proces się zatrzymał i ograniczyć się do sprawdzenia aktywnego miejsca p oraz zlokalizowania warunków, które nie zostały spełnione, aby możliwe było odpalenie tranzycji do kolejnego miejsca p (kolejnego etapu procesu dyskretnego). Stanowi to znaczne ułatwienie z punktu widzenia operatora sterowanego procesu. Dzięki tym właściwościom, można szybko znaleźć przyczynę zatrzymania procesu dyskretnego.

6. Wnioski Przedstawiona metoda implementacji algorytmów sterowania dyskretnego, umożliwia efektywną syntezę programów w środowisku PLC na podstawie modelu algorytmu w postaci sieci Petriego. Model w postaci sieci Petriego jest zrozumiały również dla osób nieznających zasady działania sterowników programowalnych. Istnieją również opracowania pozwalające na transformację diagramów stanów języka UML na sieci Petriego [2, 7], co znacznie ułatwia komunikację między specjalistami różnych branż. Zaproponowana metoda projektowania algorytmów sterowania posłużyła autorowi, do realizacji algorytmów sterowania urządzeniami takimi jak: centrum obróbki ościeżnic i skrzydeł okiennych, oraz maszyna magazynująca i sortująca szyby, której zasadę działania oparto na idei magazynu chaotycznego, której celem jest dostarczanie ściśle określonych szyb na stanowiska szklenia, zgodnie z zasadą Just in time. Dalsze badania mają wykazać możliwość stosowania opisanej metody w realizacji złożonych algorytmów sterowania procesami automatyzacji produkcji, wykorzystującymi elementy teorii złożoności [8].

Bibliografia 1. Oprzędkiewicz K., Porównanie języków programowania, „Pomiary Automatyka Robotyka” 12/2006, 5–9. 2. Doligalski M., Adamski M., Projektowanie strukturalnych programów dla PLC na podstawie modelu maszyny stanowej UML, „Pomiary Automatyka Kontrola”, 5/2007, 42–44. 3. Gniewek L., Hajduk Z., Sprzętowo-programowa realizacja rozmytej interpretowanej sieci Petriego, „Pomiary Automatyka Kontrola”, 12/2012, 1113–1116.

104

4. Węgrzyn M., Modelowanie sieci Petriego w języku VHDL, „Przegląd Elektrotechniczny”, 1/2010, 212–216. 5. Węgrzyn A., Symboliczna analiza układów sterowania binarnego z wykorzystaniem wybranych metod analizy sieci Petriego, Rozprawa Doktorska, Politechnika Warszawska Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, 2003. 6. Minas M., Frey G., Visual PLC-Programming using signal interpreter Petri nets, American Control Conference 6/2002, 5019–5024. 7. Lasota A., Modelowanie procesów produkcyjnych z wykorzystaniem diagramów aktywności UML i sieci Petriego, Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa 2012. 8. Cyklis J., Słota A., Modelowanie systemów wytwarzania przy pomocy sieci Petriego z wykorzystaniem teorii złożoności, SOP’2008 CA Systems and Technologies, ISBN 978–83–7242–481–5, 47–52. 9. www.beckhoff.pl.

The method for modeling of sequential and concurrent processes in the PLC environment Abstract: This paper describes a method for modeling and execution of sequential and concurrent processes in the environment of programmable controllers (PLC) with the use of CASE OF statements of the Structured Text language (ST).It depicts the method of transformation of the model of the process control, built on the basis of the Petri net, which leads directly to the form of the program code of industrial controller without the need of creating the intermediate logical schema. The paper reveals the benefits of the implementation of the presented method in the realisation of both simple and complex control algorithms for discrete processes in real time systems. The solution of the control algorithm for sequential and concurrent processes is shown on the example of the weighing process. The paper presents the directions of further development and implementation of the mentioned method concerning the execution of the sequential and concurrent processes. Keywords: structured text, Petri nets, modeling discrete processes, CASE OF statement, sequential and concurrent processes

Artykuł recenzowany, nadesłany 19.11.2013 r., przyjęty do druku 20.12.2013 r.

mgr inż. Krzysztof Franczok Programista automatyk w Fabryce Maszyn ROTOX Sp. z o.o. Autor wielu projektów komputerowych systemów sterowania maszyn, przeznaczonych dla przemysłu stolarki budowlanej. Zainteresowania: opracowywanie zaawansowanych projektów sterowania dyskretnymi procesami przemysłowymi. e-mail: kfranczok@op.pl

Zezwala się na korzystanie z artykułu na warunkach licencji Creative Commons Uznanie autorstwa 3.0

Nauka

Wyniki symulacji pomiarów radarowego detektora przeszkód i sposób ich wykorzystania Jerzy Graffstein Instytut Lotnictwa, Warszawa

Streszczenie: Jednym z ważniejszych urządzeń w autonomicznych systemach antykolizyjnych jest detektor przeszkód. W artykule przedstawiono informacje dotyczące działania wybranego radarowego detektora przeszkód. Efektywność jego działania w systemie zależy w istotny sposób od techniki przetwarzania uzyskanych wyników pomiarów. W pracy opisano wybrane aspekty takiej analizy. Zaprezentowano wyniki symulacji pomiarów radarowego detektora przeszkód w typowych warunkach jego pracy. Uzyskane wyniki stanowią istotne wskazania dla tworzenia i weryfikacji sposobu przetwarzania wyników pomiarów uzyskanych z detektora przeszkód. Słowa kluczowe: detekcja przeszkód, system antykolizyjny, detektor radarowy DOI: 10.14313/PAR_203/105

1. Wprowadzenie W ostatnich latach obserwuje się znaczny wzrost liczby, prezentowanych w publikacjach technicznych, rozwiązań lotniczych systemów antykolizyjnych. Wiąże się to między innymi z rosnącymi wymaganiami dotyczącymi poprawy bezpieczeństwa w ruchu obiektów latających pilotowanych i bezzałogowych. Powstające rozwiązania wymienionych systemów różnią się przede wszystkim sposobem uzyskiwania informacji o występujących przeszkodach. Do tego celu wykorzystywane są poza systemami radiowymi, różnego rodzaju urządzenia detekcyjne między innymi typu kamery wizyjne, detektory radarowe [1], skanery na podczerwień i laserowe oraz wiele innych urządzeń. Wychodząc naprzeciw współczesnym wyzwaniom podjęto

w Instytucie Lotnictwa próbę opracowania Radarowego Detektora Przeszkód (RDP). Zastosowane w nim sprzętowe rozwiązania i komputerowe oprogramowanie, powinno umożliwić wykrywanie nieruchomych i ruchomych przeszkód oraz określenie odległości od nich i prędkości, z jaką się poruszają. Wybór takiego urządzenia był podyktowany spodziewanymi korzyściami, polegającymi m.in. na skutecznej detekcji, również w trudnych warunkach przy braku widzialności, np. w nocy oraz we mgle lub w zapyleniu o ograniczonym natężeniu. Uzyskane doświadczenia w trakcie realizacji pracy stanowiły podstawę do dalszych rozważań opisanych w niniejszym artykule.

2. Radarowy Detektora Przeszkód (RDP)

Radarowy Detektor Przeszkód (RDP) jest podstawowym urządzeniem, które dostarcza do systemu antykolizyjnego informacje o aktualnej sytuacji w przestrzeni otaczającej latający obiekt. Składa się z dwóch modułów nadawczo-odbiorczych pracujących z częstotliwością 24 GHz. Każdy z nich umieszczony jest razem z anteną nadawczą i odbiorczą na jednej płytce elektronicznej. Zostały ona zamocowane w górnej części sztywnej, obrotowej platformy po dwóch przeciwnych jej stronach (rys. 1). Sygnał jest zbierany na przemian z jednego, a następnie z drugiego modułu i formowany w modulatorze, a następnie w filtrze dolnoprzepustowym i wzmacniaczu. Tak przetworzony sygnał z części ruchomej przekazywany jest przez wielokanałowe złącze obrotowe (wyposażone w pierścienie ślizgowe) do 16-bitowego przetwornika analogowo-cyfroRys. 1. Konstrukcja Radarowego Detektora wego znajdującego się w dolnej, Przeszkód (RDP) nieruchomej części obudowy Fig. 1. Construction of Radar obstacle detector (RDP) RDP. Cyfrowy sygnał podlega Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

105

Nauka

numerycznej obróbce w mikrokomputerze. Na podstawie wyników analizy uzyskanego widma sygnału określane jest, czy w danym sektorze wystąpiła przeszkoda. Po jej wykryciu określane są dwa istotne parametry: odległość między obiektem i przeszkodą oraz prędkość radialna względem obiektu latającego. RDP umożliwia wykrywanie do pięciu przeszkód w jednym sektorze i przyporządkowania im wymienionych charakterystycznych parametrów. Detekcja jest realizowana w płaszczyźnie horyzontalnej w części przedniej pół-sfery mieszczącej się w wycinku koła o wartości 156° symetrycznie usytuowanym względem podłużnej osi obiektu. Odpowiada to 13 sektorom (wiązkom) o szerokości po 12° każdy. Prędkość kątowa platformy jest utrzymywana na stałym poziomie 19 rad/s. Do pomiaru prędkości kątowej w układzie stabilizacji wykorzystywany jest czujnik hallotronowy. Minimalny, teoretyczny zasięg działania detektora wynosi około 200 m. Zależy on od wielkości powierzchni przeszkody i kształtu oraz rodzaju materiału, z której jest zrobiona. Obudowa RDP ma kształt walca, którego maksymalna średnica wynosi 170 mm a wysokość 150 mm. Całkowita masa urządzenia z obudową i umieszczonym w jej wnętrzu mikrokomputerem nie przekracza 1,9 kg.

3. Wykorzystanie przetworzonych danych pomiarowych z RDP Wyniki pomiarów uzyskane za pomocą detektora RDP pozwalają na oszacowanie istotnych wielkości fizycznych dotyczących przeszkody i pozwalających na określenie parametrów odpowiedniego manewru antykolizyjnego. Pierwszym pytaniem, jakie nasuwa się po uzyskaniu wyników pomiarów jest – czy wystąpiło zagrożenie koli-

zji? W tym celu zostaną zdefiniowane wielkości geometryczne pokazane na rys. 2. Kąty r1 i r2 określające położenie kątowe linii wychodzących z punktu Oj przebiegających stycznie do okręgu (o promieniu dCMB), w który może być wpisana przeszkoda (rys. 2) mają następujące wartości:

ρ2 = N SZ max (α S + α PS ) ρ1 = (N SZ min − 1) α S + α PS

(1)

gdzie: aPS – kąt między zewnętrzną granicą sektora NSZ = 1 i osią x układu współrzędnych związanych z obiektem (rys. 4), NSZmin – najniższy numer sektora, w którym wykryto przeszkodę (rys. 4, NSZmin = 4), NSZmax – najwyższy numer sektora, w którym wykryto przeszkodę (rys. 4, NSZmax = 10). Kąt aij0 między osią Ox układu współrzędnych związanych z obiektem a wektorem wodzącym rij łączącym punkty Oj i Oi określa zależność.

α ij 0 = 0,5 ( ρ1 + ρ1 )

(2)

gdzie: xP i yP – współrzędne położenia geometrycznego środka przeszkody. Kąt bij0 określa położenie wektora wypadkowej prędkości obiektu i przeszkody:

 x&i + x&P   y&i + y&P 

βij = arctg 

(3)

Warunek zagrożenia wystąpienia kolizji opisują następujące nierówności [4, 6]: (4) βij 0 > ρ1 i βij 0 < ρ2 Spełnienie tego warunku jest równoważne do sytuacji, w której wypadkowy wektor prędkości obiektu i przeszkody znajduje się między liniami wychodzącymi z punktu Oj przebiegającymi stycznie do okręgu (o promieniu dCMB), w który jest wpisana przeszkoda. Odległość obiektu od przeszkody w locie, zgodnie z rys. 3 i 4 wyliczana jest jako minimum następującej zależności:

(5)

gdzie dRDP_i jest zmierzoną odległością od przeszkody w i-tym sektorze. Całkowity maksymalny charakterystyczny wymiar przeszkody wykrytej w jednym sektorze wynosi:

Rys. 2. Wielkości geometryczne określające położenie i ruch obiektu względem przeszkody Fig. 2. Geometrical parameters defining position and motion of the object towards an obstacle

106

dSZ = dRDPi 2 sin (α S / 2)

(6)

Wymiar rzutu przeszkody lDP na powierzchnię prostopadłą do osi podłużnej samolotu jest sumą odcinków, w których wykryta została przeszkoda i jest opisany wzorem:

dSZ

∑

i = N ZS max i = N ZS min

dRDP _ 7 (sin (N ZSi

)

sin (( N ZSi

)) (7)

Gdy oznaczymy prędkość względną wskazywaną w i-tym sektorze RDP jako VRDPi, to prędkość radialna przeszkody wynikająca z tego pomiaru jest równa:

V0P

V0 cos ( ( 7

N i )α S

ψ D ) VRDPi

(8)

gdzie kąt dryfu samolotu dla jego prędkości podłużnej U i bocznej V w układzie z nim związanym wynosi: V  ΨD = arctg   U 

(9)

rzutu odcinka AD na płaszczyznę prostopadłą do podłużnej osi samolotu. Rozkład zmierzonych przez RDP odległości i prędkości w poszczególnych wiązkach detektora pozwala na przybliżone oszacowanie położenia przeszkody względem samolotu – np. symetryczne (rys. 5, 8) lub niesymetryczne (rys. 6, 7, 9 i 10). Przykładowy odczyt danych z RDP (rys. 4), na którym pokazany został układ 7 wiązek z wykrytymi odcinkami przeszkody, pozwala wnioskować o istnieniu symetrycznie usytuowanej przeszkody oddalonej o ok. 114,8 m. Wektor prędkości obiektu ma kierunek w przybliżeniu prostopadły do krawędzi AD przeszkody.

Składowe prędkości przeszkody w płaszczyźnie poziomej w układzie ziemskim mierzone w sektorze o numerze Ni wynoszą:

x&1

(V cos ( ( 7 0

N )α

cos ( Ψ + (N i − 7 ) α S ))

(

)

y&1P = V0 cos ( (7 − N i )α S + ψ D ) − VRDPi sin ( Ψ + (N i − 7 ) α S ))

)

(10)

)

(11)

4. Wyniki symulacji wskazań (RDP) Podjęcie decyzji o wyborze rodzaju manewru antykolizyjnego, jego parametrach i momencie rozpoczęcia jego wykonania jest kluczowe dla bezpiecznego uniknięcia zderzenia z przeszkodą. Jednocześnie stanowi kompromis między ograniczonym i ciągle zmniejszającym się czasem oraz odległością do wystąpienia kolizji (lot ze zbliżaniem się do przeszkody) a rosnącą ilością informacji o przeszkodzie (jej położenie, wymiary i sposób ruchu) i jednocześnie poprawą wiarygodności uzyskiwanych informacji. W dalszej części opisane zostaną dodatkowe szczegóły związane z estymacją wybranych wielkości charakteryzujących przeszkodę, w tym przede wszystkim jej charakterystyczny wymiar dSZ. Na potrzeby symulacji przyjęto nieruchomą przeszkodę, której wymiar charakterystyczny (rys. 3) wynosił dSZ = 400 m. Samolot startuje z punktu odległego od przeszkody o 282 m i leci lotem poziomym ustalonym z prędkością V0 = 50 m/s. W pierwszym cyklu symulacji samolot zbliża się z punktu startowego leżącego na symetralnej odcinka AD (rys. 3) pod kolejno arbitralnie przyjętymi kątami: 0°, 25°, 50° i 75° mierzonymi między podłużną osią samolotu a prostopadłą do krawędzi przeszkody AD (rys. 3). W dwóch kolejnych cyklach symulacji, przy tych samych warunkach lotu, samolot zbliżał się do przeszkody niesymetrycznie i z kątami, jak w pierwszym cyklu. Przesunięcie od osi przeszkody wynosiło +141 m, a następnie –141 m. Wskazania RDP w poszczególnych sektorach tworzą rozkład prędkości (rys. 5, 6 i 7) pozwalający zgodnie ze wzorami (8), (10) i (11) na stwierdzenie, że przeszkoda jest nieruchoma mimo niezerowych wskazań RDP. Uzyskiwany rozkład odległości (rys. 8, 9 i 10) dla różnych momentów lotu samolotu był podstawą do estymacji długości dSZ

Rys. 3. Wielkości geometryczne określające położenie i ruch obiektu względem przeszkody – przykład antykolizyjnej trajektorii Fig. 3. Geometrical parameters defining position and motion of the object towards an obstacle – example of anti-collision trajectory

Rys. 4. Przykład graficznej formy i wyników pomiaru RDP Fig. 4. Example of graphical form of RDP measurement’s result

Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

107

Nauka

V [m/s]

20 Ψ= 0 [deg] Ψ=25 [deg] Ψ=50 [deg] Ψ=75 [deg]

Ψ= 0 [deg] Ψ=25 [deg] Ψ=50 [deg] Ψ=75 [deg]

0 1

6 7 8 Nr sektora

9 10 11 12 13

Rys. 5. Pomiar prędkości w wiązkach RDP – ruch symetryczny Fig. 5. Measurement of velocity in bundles RDP – symmetric movement

6 7 8 Nr sektora

9 10 11 12 13

Rys. 6. Pomiar prędkości w wiązkach RDP – ruch niesymetryczny Fig. 6. Measurement of velocity in bundles RDP – no symmetric movement

200

160

120

Ψ= 0 [deg] Ψ=25 [deg] Ψ=50 [deg] Ψ=75 [deg]

V [m/s]

d [m]

20 Ψ= 0 [deg] Ψ=25 [deg] Ψ=50 [deg] Ψ=75 [deg]

0 1

6 7 8 Nr sektora

9 10 11 12 13

6 7 8 Nr sektora

9 10 11 12 13

Rys. 7. Pomiar prędkości w wiązkach RDP – ruch niesymetryczny Fig. 7. Measurement of velocity in bundles RDP – no symmetric movement

Rys. 8. Pomiar odległości w wiązkach RDP – ruch symetryczny Fig. 8. Measurement of distance in bundles RDP – symmetric movement

Omawiany układ wiązek (rys. 4) z wykrytą przeszkodą może także odpowiadać zupełnie innemu scenariuszowi, w którym występuje np. 7 przeszkód o małym charakterystycznym wymiarze leżących w przybliżeniu na jednej linii w podobnej odległości od punktu startu. Przyjmując nawet największe, możliwe odległości między tymi hipotetycznymi przeszkodami są jednak za małe, aby umożliwić bezpieczny przelot samolotu między nimi z jednoczesnym zachowaniem odpowiedniego marginesu bezpieczeństwa. W tej sytuacji (podobnie jak poprzednio opisanej – jedna duża przeszkoda), w celu uniknięcia zderzenia z przeszkodą

istnieje konieczność wykonania manewru zakrętu, który zapewni zmianę kierunku lotu obiektu o 90°. Niesymetryczność położeń obiektu względem przeszkody odzwierciedlają rozkłady wiązek RDP, w których wykryto przeszkodę i pomierzono jej charakterystyczny wymiar dSZ (rys. 9 i 10). Na wykresach (rys. 11–14) przedstawiono przebieg błędu estymacji długości dSZ w czasie zbliżania się samolotu do przeszkody. Przedstawione niedokładności wynikają ze sposobu dokonywanego pomiaru przez RDP. Maksymalny błąd omawianego pomiaru wynika z szerokości wiązki,

108

400

300 Ψ= 0 [deg] Ψ=25 [deg] Ψ=50 [deg] Ψ=75 [deg]

200

d [m]

300

200

100

0 1

6 7 8 Nr sektora

9 10 11 12 13

Rys. 9. Pomiar odległości w wiązkach RDP – ruch niesymetryczny Fig. 9. Measurement of distance in bundles RDP – no symmetric movement

120

100

t [s]

6 7 8 Nr sektora

9 10 11 12 13

Rys. 10. Pomiar odległości w wiązkach – ruch niesymetryczny Fig. 10. Measurement of distance in bundles RDP – no symmetric movement

∆d [%]

Ψ= 0 [deg] Ψ=25 [deg] Ψ=50 [deg] Ψ=75 [deg]

0 0

t [s]

Rys. 11. Błąd pomiaru odległości – symulowany symetryczny lot samolotu Fig. 11. Error of distance measurement – symmetric flight simulation of aircraft

Rys. 12. Błąd pomiaru odległości – symulowany niesymetryczny lot samolotu Fig. 12. Error of distance measurement – no symmetric flight simulation of aircraft

sposobu jej odbicia się od powierzchni przeszkody i jej odległości od samolotu. Dla usytuowania podłużnej osi samolotu pod kątem różnym od 90° względem symetralnej odcinka AD można wyliczyć wymiar przeszkody zrzutowanej na oś prostopadłą do osi samolotu. Znajomość długości wspomnianego wymiaru jest wystarczająca do zdefiniowania bezpiecznego manewru antykolizyjnego. Najmniejsza wartość błędu pomiaru występuje dla odczytu, który poprzedza zmianę liczby sektorów, w których wykryto przeszkodę. To zjawisko jest prze-

słanką do tego, aby w miarę dysponowania zapasu czasu jednym z kryteriów wyboru momentu podjęcia decyzji o sposobie ominięcia przeszkody było uzyskanie większej liczby wiązek odbitych od przeszkody. Z punktu widzenia bezpieczeństwa samolotu korzystne jest, aby wskazywany wymiar przeszkody dSZ był najbliższy wartości rzeczywistej. Taka sytuacja występuje, gdy brzegowe wiązki radaru całą swoją szerokością obejmują powierzchnię przeszkody. Jest to istotna informacja, gdyż w tym momencie dysponujemy najbardziej precyzyjną informacją pozwalającą na dokonanie wyboru odpowiedniego manewru antykolizyjnego. Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

109

Nauka

∆d [%]

t [s]

Rys. 13. Błąd pomiaru odległości – symulowany niesymetryczny lot samolotu Fig. 13. Error of distance measurement – no symmetric flight simulation of aircraft

60 50

∆d [%]

t [s]

Rys. 15. Liczba wiązek z wykrytą przeszkodą – symulowany symetryczny lot samolotu Fig. 15. Number of bundles with detection obstacle – symmetric flight simulation of aircraft

– w tym samym czasie liczba wiązek z wykrytą przeszkodą wzrasta o jeden (rys. 16, 17 i 18), a nie jak w przypadku symetrycznego położenia – o dwa (rys. 15). Ostatecznie estymacja wartości długości dSZ dokonywana będzie w oparciu o następujące dane: położenie kątowe wiązek, w których wykryto przeszkodę, wyliczoną odległość od niej oraz czas zmiany liczby wspomnianych wiązek (rys. 15–19).

5. Wnioski

30 20 10 0 0

t [s]

Rys. 14. Błąd pomiaru odległości – symulowany niesymetryczny lot samolotu Fig. 14. Error of distance measurement – no symmetric flight simulation of aircraft

Uzyskanie najwyższej dokładności pomiaru długości dSZ przeszkody w pierwszym pomiarze po zmianie liczby wiązek z wykrytą przeszkodą jest możliwe przede wszystkim w symetrycznym, prostopadłym locie. W innych sytuacjach efekt ten ma podobny charakter (rys. 14) i spadek opisywanego błędu jest, w wielu przypadkach również znaczny ale często nie osiąga wartości zerowej (rys. 12 i 13). Zjawisko, w którym omawiany błąd nie spada do zera wynika z niejednoczesnej zmiany brzegowych wiązek

110

Do podjęcia właściwej decyzji doboru odpowiedniego manewru antykolizyjnego wymagane jest uzyskanie wyników analizy pomiarów RDP w trybie on-line. Wyniki te są niezbędne do zapewnienia orientacji pilota (operatora lub autopilota) obiektu latającego o sposobie rozmieszczenia i wielkości przeszkód w najbliższym otoczeniu. Z analizy symulowanych danych pomiarowych detektora przeszkód wynikał ścisły związek między uzyskiwanym charakterem pomiarów a sposobem ich numerycznej obróbki. Możliwości uzyskania dokładniejszego pomiarów: położenia, wymiaru i prędkości przeszkody stanowią istotny powód, dla którego wybór chwili rozpoczęcia manewru antykolizyjnego należy w miarę możliwości opóźnić o pewien czas uwzględniający dostateczny margines bezpieczeństwa. Podsumowując dotychczasowe rozważania uwzględniające wyniki symulacji wskazań RDP można wyodrębnić następujące etapy przetwarzania danych z RDP: 1. Wstępna obróbka sygnału z RDP (FFT i CFAR) [3, 7]. 2. Wyliczenie najmniejszej odległości od przeszkody. 3. Oszacowanie charakterystycznego wymiaru przeszkody. 4. Wyliczenie prędkości przeszkody. 5. Poprawa dokładności charakterystycznego wymiaru przeszkody. 6. Zwiększenie dokładności pomiaru prędkości przeszkody.

10 9 N sektorów

N sektorów

9 8 7 6

8 7 6 5 4

t [s]

Rys. 16. Liczba wiązek z wykrytą przeszkodą – symulowany niesymetryczny lot samolotu Fig. 16. Number of bundles with detection obstacle – no symmetric flight simulation of aircraft

7. Określenie położenia przeszkody w prostokątnym układzie współrzędnych [5]. 8. Sprawdzenie warunku kolizji (4).

Bibliografia 1. Ariyur K.B., Lommel P., Enns D.F., Reactive in flight obstacle avoidance via radar feedback. Portland, 2005, 2978–2982. 2. Benayas J.A., Fernández J.L., Sanz R., Diéguez A.R., The beam-curvature method: a new approach for improving local tealtime obstacle avoidance. The International Federation of Automatic Control, 2002. 3. Dziubiński J., Radarowy detektor przeszkód bliskiego zasięgu, Prace Instytutu Lotnictwa, Nr 224, Warszawa, 2012, 3–8. 4. Graffstein J., Elementy procesu wykrycia zagrożenia kolizją i automatycznie sterowany manewr awaryjny. „Pomiary Automatyka Robotyka”, Nr 2, 2012, 383–387. 5. Jankowski S., Szymański Z., Szczyrek J., Reconstruction of environment model by using radar vector field histograms, “Photonics Applications in Astronomy, Communications, Industry, and High-Energy Physics Experiments”, Proc. of SPIE vol. 8454, no 845422, 2012, DOI: 10.1117/12.2012565. 6. Lalish E., Morgansen K.A., Tsukamaki T., Decentralized Reactive Collision Avoidance for Multiple Unicycle-TypeVehicles. American Control Conference, 2009, 5055–5061. 7. Szpakowska-Peas E., Algorytm detekcji obiektów dla Radarowego Detektora Przeszkód. Prace Instytutu Lotnictwa, Nr 224, Warszawa, 2012, 9–19.

Simulation results of radar obstacle detector measurements and method of usage Abstract: A detector of obstacles is one of the most important units in any autonomous anti-collision system. In the article the operation of example of such a radar detector is considered. The effectiveness of operation depends essentially on techniques of measured data processing. Some selected aspects

t [s]

Rys. 17. Liczba wiązek z wykrytą przeszkodą – symulowany niesymetryczny lot samolotu Fig. 17. Number of bundles with detection obstacle – no symmetric flight simulation of aircraft

N sektorów

6 5 4 3 0

t [s]

Rys. 18. Liczba wiązek z wykrytą przeszkodą – symulowany niesymetryczny lot samolotu Fig. 18. Number of bundles with detection obstacle – no symmetric flight simulation of aircraft of such an analysis are presented. Simulation results of measuring process completed by the radar detector of obstacles are presented for typical conditions of operation. Obtained results are crucial pointers for synthesis and verification of the method of processing the measuring data delivered by the detector of obstacles. Keywords: detection of obstacle, obstacle avoidance system, radar detection

Artykuł recenzowany, nadesłany 20.11.2013 r., przyjęty do druku 20.12.2013 r. dr inż. Jerzy Graffstein Adiunkt w pionie Centrum Nowych Technologii Instytutu Lotnictwa. Jego zainteresowania naukowe obejmują zagadnienia modelowania dynamiki ruchu obiektów latających, automatyczne sterowania lotem wzdłuż zadanej trajektorii oraz zagadnienia autonomicznych systemów antykolizyjnych w zastosowaniach lotniczych. e-mail: jgraff@ilot.edu.pl

Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

111

Nauka

Zezwala się na korzystanie z artykułu na warunkach licencji Creative Commons Uznanie autorstwa 3.0

Zastosowanie technik rzeczywistości wirtualnej w zdalnej kontroli pracy robota inspekcyjnego Jarosław Jankowski Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy, Warszawa

Streszczenie: W artykule przedstawiono wyniki badań prowadzonych w celu jakościowego i ilościowego porównywania różnych interfejsów zdalnego sterowania, w szczególności określenia wpływu struktury interfejsu na wydajność operatora zdalnie sterowanego inspekcyjnego robota mobilnego. Stanowisko badawcze to mobilny robot inspekcyjny wyposażony w manipulator zakończony chwytakiem oraz wyposażonym w obrotowy układem kamer w konfiguracji stereoskopowej. Główny interfejs sterowania składa się z hełmu rzeczywistości wirtualnej (HMD) i rękawicy technik rzeczywistości wirtualnej (Data Gloves). Wszystko to uzupełnia system śledzenia ruchu orientacji głowy oraz pozycji dłoni względem barku, dodatkowo zastosowano joystick i komputer wraz z odpowiednim oprogramowaniem. W celu porównania różnych interfejsów sterowania został przygotowany alternatywny system oparty wyłącznie na ekranie LCD i joysticku. Słowa kluczowe: teleoperacja, rzeczywistość wirtualna, robot mobilny DOI: 10.14313/PAR_203/112

1. Wprowadzenie Do głównych zadań teleoperacji mobilnymi robotami należy wykonywanie zróżnicowanych zadań w środowisku nieznanym i często niebezpiecznym dla człowieka. Mogą być to prace prowadzone pod wodą, w miejscach skażonych chemicznie [1], podczas akcji ratowniczych [2] ale również w akcjach militarnych czy interwencyjnych. Przy tego typu zastosowaniach mobilnych robotów bardzo ważnym jest rodzaj użytego interfejsu sterowania. Ruch robota najczęściej kontrolowany jest przez operatora na podstawie przekazywanego do pulpitu sterowniczego obrazu z zamontowanych na konstrukcji robota kamer. Standardowy pulpit sterowniczy oprócz głównego wyświetlacza może mieć dodatkowe monitory, które w znacznej mierze absorbują uwagę operatora wykonujących często bardzo odpowiedzialne zadania. Oprócz kontrolowania zdalnej przestrzeni poprzez obserwowanie obrazu, operator steruje ruchem poszczególnych członów robota poprzez oddziaływanie na zamontowane na pulpicie sterowniczym joysticki oraz inne elementy sterownicze. Stosowanie tego

112

typu interfejsu, w którym wzrokowo kontrolujemy wiele elementów sterowniczych, może niekorzystnie wpływać na poczucie obecności operatora w zdalnej przestrzeni, co z kolei powodować może obniżenie efektywności operatora. Wspomniane niedogodności można ograniczyć przez zastosowanie w interfejsie sterowania aparatury zanurzeniowej techniki rzeczywistości wirtualnej. Technika ta opiera się głównie na wykorzystaniu następującego sprzętu: hełm rzeczywistości wirtualnej do odbioru obrazu stereoskopowego (ang. Head Mounted Display), rękawice rzeczywistości wirtualnej do śledzenia ruchów palców oraz system śledzenia ruchów poszczególnych członów człowieka i samego człowieka w przestrzeni. Technika immersyjna rzeczywistości wirtualnej znajduje głównie zastosowanie w systemach szkoleniowych, np. górników w celu wyćwiczenia prawidłowej procedury postępowania przy przeprowadzeniu robót strzałowych [3], ale również przy wspomaganiu projektowania i przetestowania stanowisk pracy dla osób niepełnosprawnych [4]. Główną zaletą tej techniki jest możliwość przeniesienia osoby w świat wirtualny bądź świat zdalny (obszar pracy robota) z dodatkową informacją o głębi dzięki zastosowaniu hełmu z wyświetlaczami w konfiguracji stereoskopowej. Dodatkowo możliwość naturalnej zmiany perspektywy widoku poprzez ruchy głowy znacząco zwiększa poczucie zanurzenia, zwiększa się świadomość możliwości oddziaływania w przedstawianym zdalnym świecie. Wykorzystanie tego rozwiązania obserwacji zdalnego środowiska połączone z możliwością sterowania ramieniem robota nadążającym za ruchem ręki operatora oraz chwytakiem sterowanym zaciśnięciem dłoni sprawia, że interfejs ten staje się bardziej intuicyjny co może wpłynąć na szybkość, precyzję wykonywania zadań oraz skrócić proces adaptacji operatora do interfejsu sterowania. Opisany przykład interfejsu był przedmiotem badań, których wyniki zostały przedstawione w niniejszym artykule. Omawiany temat realizowany był w ramach dwuletniego projektu badawczego, prowadzonego w Centralnym Instytucie Ochrony – Państwowym Instytucie Badawczym. Poprzednie prace [7, 8] zawierają przegląd literatury nt. użycia aparatury technik rzeczywistości wirtualnej w sterowaniu inspekcyjnymi robotami mobilnymi.

2. Stanowisko badawcze W celu realizacji zadania badawczego, opracowano stanowisko składające się z interfejsu teleoperacji o następujących konfiguracjach: 1. Hełm rzeczywistości wirtualnej z rękawicą rzeczywistości wirtualnej, system śledzenia ruch głowy i ręki oraz joystick – dalej nazywany jako interfejs „VR”, 2. Monitor LCD z wyświetlanym obrazem w trybie stereo oraz joystick – w dalszej części artykułu nazywany jako interfejs „STEREO”, 3. Monitor LCD z wyświetlanym obrazem w trybie mono oraz joystick – w dalszej części artykułu nazywany jako interfejs „MONO”. Zastosowany w stanowisku interfejs sterowania wykorzystujący aparaturę technik rzeczywistości wirtualnej (rys. 1) składa się z następujących elementów: –– Hełm rzeczywistości wirtualnej – Z800 3DVisor firmy eMagin charakteryzuje się wyświetlaczami o rozdzielczości 800 × 600 pracujący z częstotliwością 60 Hz. Kąt widzenia to 40° (dla przekątnej obrazu). –– Rękawica rzeczywistości wirtualnej – rękawica DG5 VHand 2.0 Bluetooth. Rękawica wyposażona jest w 5 czujników zgięcia palców dłoni. Częstotliwość pomiaru to 50 Hz. –– Magnetyczny system śledzenia Liberty firmy Polhemus umożliwiający pomiar w czasie rzeczywistym pozycji oraz orientacji czujników (markerów) z częstotliwością 120 Hz. Do celów badawczych wykorzystano czujniki rejestrujące informacje o lokalizacji dłoni względem barku oraz orientację głowy. Oprócz wyżej wymienionego sprzętu wykorzystano joystick firmy Logitech oraz monitor LCD z możliwością wyświetlania obrazu stereoskopowego.

Hełm oraz monitor stosowane są do prezentacji obrazu rejestrowanego przez kamery robota mobilnego w trybie stereoskopowym (około 2 × 14 klatek/s) i monoskopowym (14 klatek/s). W interfejsie tym informacja o stopniu zaciśnięcia dłoni rejestrowana przez rękawicę wirtualną wykorzystywana jest do kontroli zacisku chwytaka. System śledzenia ruchu dłoni względem barku oraz orientacji głowy służy do kontroli ruchu manipulatora oraz układu kamer, natomiast joystick steruje ruchem platformy.

Rys. 2. Funkcjonalny model mobilnego robota inspekcyjnego Fig. 2. Functional model of inspection mobile robot

W celu lepszego określenia wpływu stosowanego interfejsu przygotowano również alternatywne system oparty na ekranie LCD prezentującym obraz w trybie stereoskopowym (z wykorzystaniem okularów systemu Nvidia 3DVision) oraz monoskopowym i manipulatorze typu joystick. W interfejsach bez HMD (tzn. gdy obraz był wyświetlany na ekranie komputera) ruch układu kamer, platformy, manipulatora oraz chwytaka całkowicie kontrolowany jest przez joystick. Kolejnym elementem stanowiska badawczego jest funkcjonalny model mobilnego robota inspekcyjnego, wyposażony w zakończony chwytakiem manipulator oraz ruchomy zestaw kamer. Informacje nt. robota zawarto w artykule [5].

3. Metodyka badań 3.1. Uczestnicy badań Rys. 1. Interfejs wykorzystujący aparaturę techniki rzeczywistości wirtualnej: 1 – system śledzenia, 2 – hełm rzeczywistości wirtualnej, 3 – rękawica rzeczywistości wirtualnej, 4 – joystick Fig. 1. The „VR” interface utilizing the virtual reality techniques: 1 – motion tracking, 2 – HMD, 3 – data glove, 4 – joystick

Badania prowadzone były z udziałem 30 ochotników (mężczyzn) w wieku 20–25 lat, deklarujących brak skłonności do chorób lokomocyjnych. Dodatkowo zgodnie z opinią komisji bioetycznej każdy z uczestników dokonał konsultacji okulistycznej. Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

113

Nauka

3.2. Procedura badań

Badania podzielone zostały na 3 cykle (3 × 30 min) poprzedzone 30 min treningiem. W każdym cyklu uczestnicy badań wykonywali te same zadania z zastosowaniem jednego z wymienionych interfejsów sterowania robotem mobilnym. Zadania składały się z następujących etapów: –– pobranie elementów (rys. 3, strzałka z nr 1) o rozmiarach 4 × 2,5 cm i 10 cm wysokości osadzonych w pudełku. Przy pobieraniu elementów należało ustawić robota w pozycji tak, aby lewa gąsienica robota była naprzeciwko elementu pobieranego. Pobierany był zawsze pierwszy dostępny element z prawej strony względem robota, –– naciśnięcie przycisku na joysticku powodowało zmianę zapalenia diody na wyświetlaczu (rys. 3, strzałka z nr 2). Cyfra przy której zapaliła się dioda stanowiła informację, do którego pojemnika przedmiot powinien trafić. Czas wykonania zadania mierzony był między kolejnymi naciśnięciami przycisku joysticka, –– przemieszczenie się robotem po obszarze 2 × 2,3 m odpowiednio omijając przeszkody (rys. 3, strzałka z nr 3) oraz linie ograniczające strefę pracy robota, –– umiejscowienie elementów odpowiednio w dwóch typach pojemników. Cztery pojemniki z otworami 16 × 16 cm rozmieszczono wzdłuż ściany (rys. 3, strzałka z numerem 4). Cztery pojemniki z otworami 14 × 12 cm rozmieszczono w rzędzie (rys. 3, strzałka z numerem 5). W celu wrzuceniu elementu do trzech pierwszych pojemników rozmieszczonych wzdłuż ściany należało ustawić robota między przeszkodami w najmniejszej odległości od pojemnika nie przekraczając linii przed pojemnikami. Natomiast w celu wrzucenia

Rys. 3. Stanowisko pracy funkcjonalnego modelu mobilnego robota mobilnego Fig. 3. The workspace of the functional model of inspection mobile robot

do czwartego pojemnika należało ustawić robota za przeszkodą umiejscowioną naprzeciwko tego pojemnika oraz jak najbliżej pojemnika nie przekraczając linii. W celu wrzuceniu elementów do pojemnika z mniej-

114

szymi otworami należało ustawić się równolegle przed tym pojemnikiem –– powrót do miejsca pobierania elementów.

3.3. Badania ankietowe

Omówione metody sterowania zostały również porównane za pomocą narzędzi ankietowych w których badani ocenili subiektywnie poszczególne interfejsy. Po zakończeniu każdego cyklu badań osoba wypełniła kwestionariusz obecności przestrzennej, który jest często stosowany m.in. do oceny środowisk wirtualnych i teleobecności. Zastosowany kwestionariusz opracowano w toku realizacji międzynarodowego projektu badawczego „MEC: Measurement, Efects, Conditions”, a następnie opublikowano w 2004 r. [7, 8]. Kwestionariusz składa się z ośmiu następujących elementów: –– zaangażowanie uwagi, –– sytuacyjny model przestrzeni, –– obecność przestrzenna: autolokacja, –– obecność przestrzenna: możliwe zachowania, –– zaangażowanie poznawcze, –– podtrzymanie niedowierzania, –– zainteresowanie treścią medium, –– wyobraźnia przestrzenna. Na potrzeby opisywanych badań, wykorzystana została polska adaptacja opisanego kwestionariusza. Badani odnosili się do stwierdzeń przy pomocy pięciostopniowej skali o wartościach: „zupełnie się nie zgadzam”, „nie zgadzam się”, „nie mam zdania”, „zgadzam się”, „zupełnie się zgadzam”. Zgodnie ze stworzonymi przez autorów zasadami, kwestionariusz był wypełniany bezpośrednio po kontakcie osoby badanej ze źródłem stymulacji. Wraz z kwestionariuszem obecności przestrzennej po każdym cyklu uczestnicy wypełniali ankietę dotyczącą oceny użyteczności, intuicyjności oraz komfortu użytkowania poszczególnych interfejsów sterowania funkcjonalnym modelem robota mobilnego zawierająca następujące pytania: –– Instrukcje, polecenia wykonania zadań są jasne. –– Zadanie, które miałem wykonać wydają się być zadaniami prostymi. –– Interfejs sterowania robotem mobilnym umożliwił mi wykonanie zadań sprawnie i szybko. –– Potrzebowałem stosunkowo mało czasu do dostosowania się do interfejsu sterowania robotem. –– Sposób sterowania ramieniem robota wydawał się intuicyjny. –– Sposób sterowania układem kamer robota wydawał się intuicyjny. –– Interfejs sterowania robotem mobilnym wydawał się intuicyjny. –– Interfejs sterowania robotem mobilnym jest komfortowy. –– Interfejs sterowania robotem mobilnym był łatwy w użyciu. Badani odnosili się do powyższych stwierdzeń również przy pomocy pięciostopniowej skali o wartościach: „zupełnie się nie zgadzam”, „nie zgadzam się”, „nie mam zda-

nia”, „zgadzam się”, „zupełnie się zgadzam”. Dodatkowo po zakończeniu ostatniego cyklu uczestnicy zostali poproszeni o wypełnienie ankiety zawierającej następujące stwierdzenia: –– Interfejs sterowania robotem mobilnym umożliwił mi wykonanie zadań najsprawniej i najszybciej. –– Potrzebowałem stosunkowo najmniej czasu do dostosowania się do interfejsu sterowania robotem. –– Sposób sterowania ramieniem robota wydawał się najbardziej intuicyjny. –– Sposób sterowania układem kamer robota wydawał się najbardziej intuicyjny. –– Interfejs sterowania robotem mobilnym wydawał się najbardziej intuicyjny. –– Interfejs sterowania robotem mobilnym jest najbardziej komfortowy. –– Interfejs sterowania robotem mobilnym jest najłatwiejszy w użyciu. Badana osoba wybierała interfejs spośród trzech testowanych dla każdego z powyższych stwierdzeń.

testowania interfejsu „VR”. Na podstawie tych pomiarów na rys. 4 został przedstawiony wykres średnich wartości czasu ukończenia zadania z podziałem na interfejsy, zadania, oraz grupy osób: wszystkich osób 1–30, podgrupa osób 1–10, w której interfejsy testowane były w kolejności „MONO”, „STEREO”, „VR”, podgrupa osób 11–20, w której interfejsy testowane były w kolejności „STEREO”, „MONO”, „VR” oraz podgrupa osób 21–30, w której interfejsy testowane były w kolejności „VR”, „MONO”, „STEREO”. Z przedstawionych informacji na rys. 4 wynika że: –– niezależnie od zadania najmniejsze wartości średnie czasu występują podczas pracy z wykorzystaniem interfejsu „VR” około 100 s,

3.4. Hipotezy i metody statystyczne

W zadaniu tym postawiono trzy podstawowe hipotezy: –– Czy użycie technik rzeczywistości wirtualnej wpływa na wydajność pracy operatora? –– Czy użycie technik rzeczywistości wirtualnej wpływa na ocenę poziomu obecności przestrzennej? –– Czy użycie technik rzeczywistości wirtualnej wpływa na subiektywną oceną dotyczącą komfortu, intuicyjności używania? Do testowania postawionych hipotez zastosowano: –– test Shapiro-Wilkes, test Lilliefors, test Levene, –– jednoczynnikowa analiza wariancji (ANOVA), test Kruskal-Wallis, test Tukey, test U Mann-Whitney We wszystkich wymienionych testach stasowany poziom istotności statystycznej wynosił 0,05.

4. Wyniki badań Wyniki badań obejmują analizę próbek czasowych stanowiących czas wykonania zadania, analizę popełnionych błędów polegających na nietrafnym wrzuceniu elementu do odpowiedniego pojemnika przez niepoprawne wysterowanie manipulatorem robota. Dodatkowo przeprowadzono analizę ankiet, subiektywnych ocen zastosowanych interfejsów sterowania robotem mobilnym.

4.1. Analiza wskaźników obiektywnych

W trakcie badań prowadzony był pomiar czasu wykonania zadań (pomiar wyrażony w sekundach). Łącznie od wszystkich osób dla zadania 1, zanotowano: 151 pomiarów (czas wyrażony w sekundach potrzebny na wykonanie danego zadania) podczas testowania interfejsu „MONO”, 165 pomiarów podczas testowania interfejsu „STEREO” oraz 253 pomiarów podczas testowania interfejsu „VR”. Natomiast dla zadania 2, zebrano: 138 próbek podczas testowania interfejsu „MONO”, 163 próbek podczas testowania interfejsu „STEREO” oraz 268 pomiarów podczas

Rys. 4. Średnie arytmetyczne zebranych próbek czasowych – czasu wykonania zadań Fig. 4. Mean duration time of completing a task

–– niezależnie od zadania wartości średnie czasu pracy z wykorzystaniem interfejsu „STEREO” i „MONO” są większe od wartości średnich czasu pracy z interfejsem „VR” odpowiednio o około 60 s i 80 s, –– niezależnie od zadania występują różnice w wartości średnie czasu w podgrupach. Podgrupy 1–10 oraz 21–30 wykonywały zadania najszybciej podczas pracy z interfejsem „VR” oraz najwolniej podczas pracy z interfejsem „MONO”. Zauważono również stosunkowo duże różnice pomiędzy średnimi wartościami czasu wykonania zadania „MONO” i „VR” oraz „MONO” i „STEREO”. Wartości średnich czasu w podgrupie 20–30 są wyższe od zaobserwowanych średnich czasów w podgrupie 1–10 oraz 11–20. Zauważono również, że w grupie 21–30 najwyższy czas zanotowano dla pracy z interfejsem „STEREO” oraz nieznaczną różnicę między średnimi wartościami czasu wykonania zadania „MONO” i „STEREO”. W celu przeprowadzenia statystycznej analizy porównawczej, oceny wpływu jednego czynnika, (tzn. interfejsu na średni czas wykonania zadania) zebrany zestaw danych Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

115

Nauka

poddano dalej jednoczynnikowej analizie wariancji (tab. 1) oraz nieparametrycznym teście rangowym Kruskal-Wallis. Zbieżne wyniki otrzymano dla analiz parametrycznych oraz nie parametrycznych. Tab. 1. Jednoczynnikowa analiza wariancji, test Tukeya test dla poszczególnych interfejsów zadania 1 i zadania 2 Tab. 2. One-way ANOVA with Tukey for particular interface of task 1 and task 2 Grupy badanych

Zadanie 1 One-way Anova

Tukey test

1–30

F(2,87) = 27,41; p<0,001

MONO<>VR p<0,001

1–10

F(2,27) = 12,56; p<0,001

1120

F(2,27) = 12,26; p<0,001

2130

F(2,27) = 9,91; p<0,001

STEREO<>VR p<0,001 MONO<>VR p<0,001 STEREO<>VR p<0,05 MONO<>VR p<0,01

W trakcie badań zanotowano błędy badanych polegające na nie trafieniu do odpowiedniego pojemnika, wynikające przede wszystkim z błędnej oceny odległości (rys 5). Zauważono że najwięcej błędów zanotowano podczas sterowania robotem za pomocą interfejsu „MONO” 8,65 % podjętych prób zakończyło się niepowodzeniem, natomiast podczas sterowania robotem z użyciem interfejsu „VR” tylko 1,54 % wszystkich prób zakończyło się niepowodzeniem. Podobną wartość odnotowano w przypadku interfejsu „STEREO”: 1,52 % podjętych prób wykonania zadania zakończyły się nieprawidłowym ulokowaniu przenoszonego elementu.

4.2. Analiza wskaźników subiektywnych 4.2.1. Kwestionariusz obecności przestrzennej

Analiza statystyczna udzielonych odpowiedzi na pytania zawarte w kwestionariuszu obecności przestrzennej pokazała brak wpływu stosowania różnych interfejsów

STEREO<>VR p<0,001 MONO<>VR p<0,001 MONO<>STEREO p<0,05

Zadanie 2 MONO<>VR p<0,001 130

F(2,87) = 25,02; p<0,001

STEREO<>VR p<0,001 MONO<>STEREO p<0,05 MONO<>VR p<0,001

F(2,27) = 15,9; p<0,001

STEREO<>VR p<0,05

1120

F(2,27) = 7,31; p<0,001

MONO<>VR p<0,05

2130

F(2,27) = 9,98; p<0,001

110

MONO<>STEREO p<0,05

STEREO<>VR p<0,01 MONO<>VR p<0,001 MONO<>STEREO p<0,05

Rys. 5. Procentowy udział błędów we wszystkich podjętych próbach wykonania zadań Fig. 5. The percentage of error in all undertaken tests

116

Rys. 6. Kwestionariusz obecności przestrzennej – średnia otrzymanych odpowiedzi Fig. 6. Spatial presence questionnaire – mean of responses

na następujące składowe omawianego kwestionariusza: zaangażowanie uwagi, zaangażowanie poznawcze, podtrzymanie niedowierzania, zainteresowanie treścią medium, wyobraźnia przestrzenna. Natomiast zauważono statystycznie istotne różnice w poniższych składowych kwestionariusza: –– obecności przestrzennej – autolokacji oraz możliwości zachowania tj. ogólnej świadomości uczestniczenia, poruszania się i interakcji w przedstawionej przestrzeni. Najwyższą ocenę tego stanu odnotowano po stosowaniu interfejsu „VR” (rys. 6). Na poziom ocen wpłynąć mogła przede wszystkim możliwość odbierania obrazu stereoskopowo dającego dodatkowy wymiar głębi względem obrazu monoskopowego oraz możliwość naturalnego sterowania manipulatorem robota, –– sytuacyjnego modelu przestrzeni, tj. ogólnego wyobrażenia i ocenienia odległości w przedstawionej prze-

strzeni. Najwyższą ocenę tego stanu odnotowano po stosowaniu interfejsu „VR” (rys. 6). Na poziom ocen wpłynąć mogła przede wszystkim możliwość poczucia głębi względem obrazu monoskopowego.

4.2.2. Ankieta dotycząca oceny użyteczności, intuicyjności oraz komfortu użytkowania poszczególnych interfejsów sterowania funkcjonalnym modelem robota mobilnego

nie wpływa na określenie poziomu obecności przestrzennej rozumianej jako ogólnej świadomości uczestnictwa, poruszania się i interakcji w prezentowanej zdalnej przestrzeni. Najwyższą ocenę tego stanu odnotowano po stosowaniu interfejsu „VR”, nieco mniejszą po stosowaniu inter-

Uczestnicy badań po zakończeniu każdego cyklu wyrazili opinię dotyczącą każdego z interfejsu sterowania robotem mobilnym. Respondenci z pośród odpowiedzi „Zdecydowanie nie”, „Raczej nie”, „Nie mam zdania”, „Raczej tak”, Zdecydowanie tak” wybierali jedną najbardziej odpowiadającą poszczególnym zdaniom. Wyniki przedstawiono na rys. 7. Respondenci wskazali interfejs „VR” jako ten, który jest najbardziej intuicyjny pod względem sterowania ruchem ramienia robota i układem kamer oraz pod względem komfortu.

4.2.3. Ankieta podsumowująca

Dodatkowo po zakończeniu ostatniego cyklu uczestnicy zostali poproszeni o wypełnienie ankiety pojedynczego wyboru w której należało wybrać interfejs najlepiej odpowiadający zawartym w niej stwierdzeniom. Wyniki ankiety podsumowującej zostały przedstawione na rys. 8.

5. Wnioski Podczas pracy z funkcjonalnym modelem mobilnego robota inspekcyjnego wydajność operatorów (badanych) była istotnie największa przy użyciu interfejsu „VR” bo ok. 1,8 razy większa niż przy użyciu interfejsu „MONO”. Wydajność operatorów przy użyciu interfejsu „STEREO” była również większa w porównaniu do wydajności operatorów używających interfejs „MONO”. Z jednoczynnikowej analizy wariancji oraz nieparametrycznej metody „Kruskal-Wallisa wynikło że stosowanie różnych interfejsów sterowania spowodowało istotne statystyczne różnice w średnich wartościach czasu wykonania zadania. Natomiast testy porównawcze Tukeya oraz U Mann-Whitneya wskazują dla całej grupy i wszystkich podgrup iż średnia czasu wykonania zadania z użyciem interfejsu „VR” jest istotnie różna (wartość poziomu prawdopodobieństwa p < 0,003) od średnich czasu osiągniętych przy użyciu interfejsu „MONO” i „STEREO”. Testy porównawcze wykazały również statystycznie istotne różnice (poniżej granicy wartości prawdopodobieństwa p = 0,05) w analizowanych wartościach średnich czasu wykonania zadania z użyciem interfejsu „STEREO” i „MONO”. Zaobserwowane błędy wskazują na słabość interfejsu „MONO”, w którym obraz monoskopowy mocno wpłynął na procentowy udział błędów we wszystkich podjętych próbach wykonania zadań. Natomiast liczba błędów popełniona w trakcie sterowania przy użyciu interfejsu „STEREO” i „VR” była średnio pięciokrotnie mniejsza niż w podczas stosowania interfejsu „MONO”. Analiza badań ankietowych kwestionariusza obecności przestrzennej, pokazała że stosowany interfejs istot-

Rys. 7. Wartości średnie otrzymanych ocen Fig. 7. Average values of all grades received

Rys. 8. Ankieta podsumowująca Fig. 8. Summary survey

fejsu „STEREO” oraz najmniejszą ocenę po interfejsie „MONO”. Na poziom ocen wpłynąć mogła przede wszystkim możliwość odbierania obrazu stereoskopowo dającego dodatkowy wymiar głębi względem obrazu monoskopowego oraz możliwość naturalnego sterowania manipulatorem robota. Identyczną proporcję ocen otrzymała Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

117

Nauka

grupa pytań odnosząca się do pojęcia sytuacyjnego modelu przestrzeni, tj. ogólnego wyobrażenia i oceny odległości w prezentowanym zdalnym środowisku. Zauważono również, że stosowany interfejs istotnie nie wpłynął m.in. na różnice poziomu zaangażowania uwagi oraz podtrzymania niedowierzania, tj. ogólnego zainteresowania błędami, nieprawidłowymi działaniami w stosowanych interfejsach. Analiza ankiet z grupą pytań dotyczącą oceny użyteczności, intuicyjności oraz komfortu użytkowania poszczególnych interfejsów oraz analiza ankiety podsumowującej mocno wskazują na interfejs „VR” jako interfejs posiadający cechy intuicyjnego sterowania (ramieniem robota oraz układu kamer), który uławia realizację zadań, usprawnia i przyspiesza wykonywanie zadań, skraca czas dostosowania się operatora do interfejsu sterowania oraz komfortu użytkowania (na niższym poziomie niż poprzednie cechy).

6. Podsumowanie Podsumowując wnioski wyciągnięte z wyników przeprowadzonych badań, zastosowanie technik rzeczywistości w metodzie sterowania mobilnymi robotami inspekcyjnymi zwiększa wydajność operatora, poziom obecności przestrzennej i oceny odległości, uławia realizację zadań, usprawnia i przyspiesza wykonywanie zadań, skraca czas operatora do dostosowania się do interfejsu sterowania dzięki podwyższonemu poziomowi intuicyjności sterowania przy zapewnieniu komfortu użytkowania. Opracowano na podstawie badań zrealizowanych w latach 2011–2012 w ramach działalności statutowej Centralnego Instytutu Ochrony Pracy – Państwowego Instytutu Badawczego, sfinansowanych ze środków Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego.

Bibliografia 1. Kui Qian, Aiguo Song, Jiatong Bao, Huatao Zhang, Small Teleoperated Robot for Nuclear Radiation and Chemical Leak Detection. Int J Adv Robot Syst, 2012, 9:70, doi: 10.5772/50720. 2. Casper J., Murphy R.R., Human-robot interactions during the robot-assisted urban search and rescue response at the World Trade Center, Systems, Man, and Cybernetics, Part B: Cybernetics, IEEE Transactions on, 367–385 Vol. 33, Issue: 3, June 2003. 3. Grabowski A., Subiektywnie postrzegana przydatność zastosowania zmysłu dotyku w aplikacjach szkoleniowych wykorzystujących techniki rzeczywistości wirtualnej, Mechanik [CD-ROM] 2013;7:213-220. 4. Budziszewski P., Grabowski A., Milanowicz M., Jankowski J., Dźwiarek M., Designing a workplace for workers with motion disability with computer simulation and virtual reality techniques, Int J Disabil Hum Dev 10(4), 2011. 5. Jankowski J., Wykorzystanie technik rzeczywistości wirtualnej do teleoperacji robota mobilnego, “Pomiary Automatyka Robotyka” [CD-ROM] 2012;2: 265-269 6. Jankowski J., Stanowisko do badań nad możliwością wykorzystania technik rzeczywistości wirtualnej do

118

teleoperacji robota mobilnego, Mechanik [CD-ROM] 2012;7:273-280. 7. Böcking S., Gysbers A., Wirth W., Klimmt C., Hartmann T., Schramm H., Laarni J., Sacau A., Vorderer P., Theoretical and empirical support for distinctions between components and conditions of Spatial Presence. [in:] Alcaniz M., Rey B. (Eds.) Proceedings of the VII. International Workshop on Presence Presence 2004, Valencia, 224–231. Valencia: Universidad Politécnica de Valencia. 8. Vorderer P., Wirth W., Gouveia F., Biocca F., Saari T., Jäncke L., Böcking S., Schramm H., Gysbers A., Hartmann T., Klimmt C., Laarni J., Ravaja N., Sacau A., Baumgartner T., Jäncke P., 2004, Development of the MEC Spatial Presence Questionnaire (MECSPQ). Unpublished report to the European Commission, Information, Society & Technology (IST) Programme, Project Presence: MEC (IST-2001-37661). Hannover, München, Helsinki, Porto, Zürich.

The use of virtual reality techniques in the remote control of the inspection robot Abstract: This article presents a research for qualitative and quantitative comparison of different remote control interfaces, in particular, determine an effect of interface structure on efficiency of the operator remotely controlled mobile inspection robot. The robot is equipped with a manipulator ended with gripper and a rotatable set of stereo-cameras. The main control interface consist of head-mounted display (HMD) and data glove. All of it is supplemented by a motion tracking system for measuring orientation and position of HMD and data gloves, joystick and PC along with proper software. In order to compare different control interfaces an alternative system based on the LCD screen and joystick was prepared. Keywords: teleoperation, virtual reality, mobile robot

Artykuł recenzowany, nadesłany 21.11.2013 r., przyjęty do druku 20.12.2013 r.

mgr inż. Jarosław Jankowski Zatrudniony w Centralnym Instytucie Ochrony Pracy – Państwowym Instytucie Badawczym od 2009 r. Realizuje prace badawcze dotyczące wykorzystania technik rzeczywistości wirtualnej m.in. do teleoperacji robotów mobilnych. e-mail: jajan@ciop.pl

Nauka

Zezwala się na korzystanie z artykułu na warunkach licencji Creative Commons Uznanie autorstwa 3.0

Sterowanie robotem na bazie rozpoznanej barwy obiektu Adam Makarewicz Wydział Elektryczny, Politechnika Białostocka

Streszczenie: Celem pracy jest praktyczna analiza tematyki z zakresu sterowania robotem na podstawie przygotowanego algorytmu przetwarzania obrazu fotograficznego oraz jego realizacja w postaci aplikacji w języku C++ umożliwiającej sterowanie urządzeniem zewnętrznym podłączonym do komputera stacjonarnego.

Obraz Obliczenie cech obrazu Wizualizacja danych obliczeniowych

Słowa kluczowe: sterowanie robotem, rozpoznanie koloru, przetwarzanie obrazu, matematyczny zapis obrazu

Algorytm rozpoznający kolor

DOI: 10.14313/PAR_203/119

1. Wstęp Działanie układów na bazie rozpoznanej barwy obrazu, umożliwia zaproponowanie algorytmów stanowiących łańcuch decyzji w sterowaniu układami elektronicznymi robota. Współczesne języki programowania komputerów umożliwiają zapis danej przestrzeni barw do postaci zrozumiałej dla określonego układu elektronicznego mogącego sterować danym urządzeniem. Choć zakres znanych człowiekowi odcieni kolorów jest ograniczony zakresem widm fal elektromagnetycznych, to ilość możliwych przeznaczeń odcieni w zapisie numerycznym jest wciąż nieograniczona.

Rys. 1. Ogólna interpretacja przetwarzania obrazu w komputerze [2] Fig. 1. The overall interpretation of image processing on the computer [2]

Rozpoznanie koloru (DECYZJA)

k =

N hor , N ver

(1)

2. Wprowadzenie i główne wyniki

gdzie Nhor, Nver oznaczają liczbę widocznych na ekranie linii poziomych i pionowych. Celem sztucznego przetwarzania (rys. 3) lub analizy obrazu jest takie automatyczne przetworzenie i przeanalizowanie obrazu wybranych obiektów lub całego otoczenia systemu zautomatyzowanego, aby uzyskać użyteczną

Obraz świata zewnętrznego wprowadzany jest do komputera za pomocą urządzeń optycznych, mogących przetwarzać zewnętrzny widok z określoną rozdzielczością. W zależności od sposobu zapisu analizowanego obrazu w kodzie maszynowym komputera rozróżnia się grafikę rastrową jako zbiór pojedynczych pikseli oraz wektorową, w której obraz powstaje w wyniku kombinacji geometrycznych równań matematycznych. Przetwarzanie obrazu sprowadza się do określenia algorytmu, na wejściu którego podawany jest obraz widziany z poziomu urządzenia wizyjnego, natomiast na jego wyjściu otrzymuje się decyzję jako rozwiązanie narzuconego zadania (rys. 1). Cyfrowe urządzenia optyczne mają skończoną rozdzielczość a obraz pozyskiwany jest jako tzw. grafika rastrowa (ang. raster graphics), czyli w postaci siatki złożonej z jednokolorowych pikseli, tworzących jednolity wzór (rys. 2). Proporcję obrazu k zapisuje się zależnością:

Rys. 2. Struktura siatki (rastra) typowego obrazu cyfrowego [2] Fig. 2. The structure of the grid (raster) of a typical digital image [2] Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

119

Nauka

informację na temat interesujących obiektów (na przykład będących przedmiotem manipulacji ze strony robota przemysłowego) lub na temat otoczenia, które może wpływać na sterowany automatycznie proces. Rejestracja obrazu: KAMERA

OBIEKT

Obraz wyjściowy: PAMIĘĆ ZEWNĘTRZNA

ALGORYTM ANALIZY OBRAZU

MONITOR

JEDNOSTKA CENTRALNA CPU

Rys. 3. System cyfrowego przetwarzania obrazu [2] Fig. 3. The system digital image processing [2]

Rys. 4. Sterowanie pojazdem samochodowym (robotem mobilnym) na bazie rozpoznanej barwy obrazu [1] Fig. 4. Control of motor vehicle (mobile robot) based on the identified color image [1]

Element obrazu cyfrowego, tzw. piksel, w układzie dwuwymiarowym ma postać skwantowaną, daną zależnością: f = f(x, y); x = 0, 1, 2, …, N–1; y = 0, 1, 2, …, M–1 gdzie: N, M – szerokość i wysokość obrazu. Można stwierdzić, że na proces sztucznego widzenia składa się szereg operacji (rys. 3), takich jak: –– recepcja (akwizycja) obrazu; –– przetwarzanie obrazu (filtracja, eliminacja zakłóceń itp.); –– rozpoznanie obrazu i jego semantyczna interpretacja.

120

Przechwycenie obrazu za pomocą kamery optycznej w czasie rzeczywistym umożliwia wyodrębnienie z otoczenia określonych fragmentów przestrzeni, które następnie można poddać analizie przez oprogramowanie z poziomu komputera. Na obrazie w postaci płaskiej tablicy zmiennych, której każdy obiekt stanowi niepodzielny piksel o własnym kolorze można przeprowadzić bardzo wiele operacji matematycznych, z których każda stanowi dodatkowy podprogram w obrębie programu głównego. Zaproponowana aplikacja rozpoznawania kolorów na podglądzie pozyskiwanym z kamery internetowej bazuje na zapisie tablicowym pikseli jako bitmapy do przechowania rastrowej postaci obrazów. Program został napisany w środowisku Microsoft Visual C++ Zadanie polegało na sterowaniu pojazdem po zadanej, jednobarwnej trasie (rys. 4). Obiekt sterowania przedstawiono na rys. 5. Obiektem sterowania jest robot mobilny, będący modelem samochodu marki BMW z zainstalowaną na masce standardową kamerą internetową, podłączaną do komputera za pomocą złącza USB.

Rys. 5. Obiekt sterowania wykorzystany do demonstracji programu rozpoznającego kolor (model plastikowy auta marki BMW model X5 w skali redukcyjnej 1:10) [1] Fig. 5. The control object used for the demonstration program to identify the color (plastic model the car BMW X5 model in 1:10 scale reduction) [1]

Sterowanie robota mobilnego odbywa się za pomocą urządzenia elektronicznego własnej konstrukcji, zbudowanego na bazie mikrokontrolera PIC 16F627A, zadaniem którego jest odebranie sygnału sterującego, wysyłanego z komputera za pomocą interfejsu łącza szeregowego RS-232, a następnie przetworzenie go na ciąg impulsów zrozumiałych dla silnika prądu stałego stanowiącego napęd robota mobilnego. Dodatkowo, wspomniane urządzenie współpracuje z układem zdalnego sterowania stanowiącego wyposażenie zakupionego samochodu zabawki i pośredniczy tym samym w głównym sterowaniu, jakim jest sterowanie robota mobilnego na podstawie rozpoznanej barwy obrazu. Sterowania odbywa się na podstawie

rozpoznanej barwy obrazu, jaki przekazuje do komputera kamera optyczna zamontowana na masce modelu. Analiza obrazu przebiega w sposób pokazany na rys. 6. Zadaniem podprogramu sterowania pojazdem jest włączenie każdego ze sterów kierunku jazdy, jak jazda prosto, skręt w lewo czy prawo tylko w określonym z trzech obszarów, którego rozmiar określono dzieląc poziomo rozmiar okna na trzy jednakowe obszary.

Prezentowany interfejs działa w oparciu o obraz w postaci mapy bitowej o rozmiarze w pikselach (320 × 240) jako wynik chwilowej rejestracji kamery optycznej. Pierwsze okno obsługi programu stanowi oryginalny obraz pobrany z kamery internetowej, natomiast w drugim oknie zawarty jest wynik analizy obrazu pod

Rys. 6. Podział obrazu (320 × 240 pikseli) na trzy strefy aktywności sterów kierunku jazdy [1] Fig. 6. Image partitioning (320 × 240 pixels) on the three zones of activity of the rudders drive [1]

Rys. 7. Algorytm działania programu analizy obrazu i sterowania pojazdem [1] Fig. 7. The algorithm of the program of image analysis and control of the vehicle [1]

Wielkość każdego obszaru zawiera się w następujących przedziałach – strefach, których wymiary określono w pikselach: „I” (0,107), „II” (107,214), „III” (214,320). Jak widać, tablica zmiennych została podzielona na trzy podtablice, w których każdemu z podobszarów przypisano oddzielne kierunki jazdy pojazdu. Jeżeli wynik rozpoznania koloru pojawi się w lewej części tablicy, układ sterowania załączy stery jazdy OnLewo() oraz OnProsto(), natomiast w pozostałych częściach tablicy proces sterowania przebiega analogicznie. Podprogram sterowania pojazdem – algorytm, tworzy następujący kod źródłowy: if(avgX >0 && avgX <107) //skręć w LEWO { m_decyzja = „lewo”; wynik = ‚i’; } if(avgX >107 && avgX <214) //jedź prosto { m_decyzja = „prosto”; wynik = ‘o’; } if(avgX >215 && avgX <=320) //skręć w PRAWO { m_decyzja = „prawo”; wynik = ‘p’; }

Algorytm stanowiący łańcuch decyzyjny poruszania się pojazdu po jednobarwnym torze ilustruje rys. 7. Widok aplikacji, w której zaimplementowano algorytm analizy obrazu i sterowania pojazdem (rys. 7), zrealizowanej za pomocą oprogramowania Microsoft Visual C++, zaprezentowano na rys. 8.

Rys. 8. Interfejs analizy obrazu i sterowania ruchem pojazdu [1] Fig. 8. Interface of image analysis and motion control of the vehicle [1]

kątem rozpoznanego koloru obiektu. Interfejs obsługi pojazdu przystosowany jest do ciągłej reakcji na zmianę obrazu pobieranego za pośrednictwem kamery optycznej. Przykład sterowania pojazdem za pomocą opracowanego interfejsu został przedstawiony na rys. 9. W zależności od struktury powierzchni danego przedmiotu można zaobserwować wiele kolorów będących pochodną koloru szukanego. Na rys. 9 przedstawiony jest przedmiot o powierzchni odbijającej światło, która w zależności od natężenia oświetlenia przyjmuje wiele kolorów pochodnych szukanemu. Działanie funkcji rozpoznającej kolor polega na dokonaniu selekcji kolorów w obszarze zarejestrowanym w czasie rzeczywistym przez kamerę optyczną. Kolor rozpoznany zostaje zabarwiony na czerwono w całym obszarze, z wyjątkiem fragmentu pola o wysokości 40 pikseli zliczanych od dołu tablicy, które podświetlane są na niebiesko. Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

121

Nauka

Liczebność rozpoznanych pikseli regulowana jest potencjometrem widocznym na interfejsie, o nazwie „ILOSC PIXELI W GRUP.” w zakresie od 0 do 100. Obszarowi o zadanej we wspomniany sposób liczebności przypisywany jest kursor, będący dodatkową bitmapą o kształcie szarego, przekreślonego na krzyż okręgu, którego zadaniem jest śledzenie grupy rozpoznanych pikseli.

Rys. 9. Rozpatrywany obiekt analizy koloru o pofalowanym kształcie [1] Fig. 9. Examined object color analysis of undulating shape [1]

Pobranie próbki szukanego koloru z otoczenia odbywa się przez wciśnięcie lewego klawisza myszy na podglądzie z kamery. Wynik pobranego koloru uwidoczni się w postaci zabarwionego pierwszego paska obsługi o nazwie „SZUKANY KOLOR” (rys. 10). W interfejsie wykorzystano przestrzeń barw o nazwie HSL, gdzie H (ang. Hue) oznacza częstotliwość światła, wyrażoną kątem na kole barw, która przyjmuje wartości od 0° do 360°. Model jest rozpatrywany jako stożek, którego podstawą jest koło barw (rys. 11). Wymiary stożka opisuje składowa S – nasycenie koloru (ang. Saturation) jako promień podstawy. Nasycenie mierzone jest w skali 0–100 %. Wartość 0 % tego atrybutu ustawia odcień szarości dla koloru, natomiast wartość 100 % oznacza maksymalne nasycenie barwą.

Rys. 10. Rozkład koloru na paskach edycji suwaków liniowych HSL (fragment obsługi interfejsu głównego) [1] Fig. 10. The distribution of the bands linear editing HSL sliders (section handling the main interface) [1]

Jasność L – oznacza moc światła białego (ang. Lightness) jako wysokość stożka. Jasność mierzona jest w skali 0–100 %. Wartość 0 % tego atrybutu ustawia kolor czarny, a wartość 100 % ustawia kolor biały. Składowa V – (ang. Value) oznacza wartość koloru w danym punkcie palety koloru, która zmienia się w skali 0–100%, podobnie jak moc światła L. W grafice rastrowej (ang. raster graphics) obraz jest przedstawiany jako dwuwymiarowa tablica danych. Każdy jego mały fragment jest opisany przez określoną ilość informacji, czyli bitów.

122

Kontekst urządzenia (ang. device context) jest strukturą przechowującą informacje na temat urządzenia graficznego w danym systemie operacyjnym, w którym pracuje jednostka centralna komputera. Na rzecz kontekstu można

Rys. 11. Reprezentacja przestrzeni barw HSV (HSL) (źródło: Wolna Encyklopedia) Fig. 11. Representation of the HSV color space (HSL) (Source: The Free Encyclopedia)

wywoływać funkcje, tworząc w ten sposób obrazy wyświetlane na tym urządzeniu. Chcąc wykonać określona operację w oknie, musimy pobrać kontekst odnoszący się do niego. Uchwyt kontekstu okna możemy pobrać posługując się funkcją GetDC(): HDC hdcObszarKlienta = GetDC(hWnd); Po zakończeniu pracy z kontekstem należy go zwolnić. W systemie Windows tworzy się go tymczasowo i dlatego należy go zwolnić, kiedy już go nie potrzebujemy. Robimy to przez wywołanie funkcji ReleaseDC(): ReleaseDC (hWnd, hdcObszarKlienta); Funkcja GetDC() pozwala nam zajmować się jedynie obszarem klienta okna. Pozostała jego część, czyli obszar pozakliencki jest wtedy poza naszym zasięgiem. Jeśli jednak chcemy zająć się także i tym rejonem, potrzebujemy kontekstu dla całego okna. Pozyskujemy go funkcją GetWindowDC(): HDC hdcOkno = GetWindowDC(hWnd); Otrzymany tą drogą kontekst pokrywa obszar nie tylko wnętrza okna hWnd, ale też jego paska tytułu. Posługiwanie się nim należy więc do sytuacji specjalnych, gdyż te części okna są ważne dla systemu Windows. Po zakończeniu pracy z kontekstem należy go zwolnić za pomocą funkcji ReleaseDC(): ReleaseDC (hWnd, hdcOkno); Do stworzenia obiektu bitmapy w implementacji języka Visual C++ można wykorzystać funkcje: –– CreateBitmap(), tworzącą bitmapę o podanych wymiarach, głębi kolorów i zawartości,

–– CreateCompatibleBitmap(), tworzącą bitmapę kompatybilną z danym kontekstem urządzenia i mającą podane wymiary, –– LoadImage(), wczytać bitmapę z pliku dyskowego. Za wyświetlanie bitmap odpowiadają funkcje: –– BitBlt(), która dokonuje przekopiowania pikseli z jednego kontekstu urządzenia do drugiego, –– TransparentBlt(), dokonująca kopiowania z możliwością wybrania koloru,

Na efektywność pracy programu rozpoznającego kolory wpływają ograniczenia urządzeń wizyjnych, które dostarczają obraz w postaci bitmapy do dalszej obróbki. Możliwych zastosowań układów sterowanych na podstawie rozpoznanego koloru obiektu jest bardzo wiele, z których każde pozwala interpretować dane obliczeniowe w wizualnej szacie graficznej, dzięki czemu można stwierdzić, że cel pracy został osiągnięty.

Funkcją, która umożliwia wczytywanie obrazków z plików jest LoadImage(), wywoływana jako:

Bibliografia

HANDLE LoadImage(HINSTANCE hInstance, LPCTSTR lpszName, UINT uType, int cxDesired, int cyDesired,UINT fuLoad);

Przy jej pomocy odczytujemy obrazek rastrowy zapisany w pliku, a następnie używamy go w operacjach graficznych. Funkcja LoadImage() obsługuje formaty bitmapowe, tzw. BMP. Przygotowanie bitmapy, programowo wygląda następująco: 1. Wczytanie bitmapy HBITMAP hbmpBitmapa = (HBITMAP) LoadImage(NULL,”bitmapa.bmp”, 0, 0,LR_ LOADFROMFILE); 2. Stworzenie pamięciowego kontekstu urządzenia HDC hdcPamiec = CreateCompableDC(NULL); 3. Wybranie wczytanej bitmapy w kontekście pamięciowym HBITMAP hbmpStara = (HBITMAP) SetObject(hdcPamiec, hbmpBitmapa); 4. Dokonanie transferu pikseli, czyli wyświetlenie bitmapy w punkcie (nX, nY) kontekstu hdcKontekst BitBlt (hdcKontekst, nX, nY, Bimapa. bmWidth,Bitmapa.bmHeight, hdcPamiec, 0, 0, SRCCOPY); 5. Zwolnienie obiektu bitmapy DeleteObject (hbmpBitmapa);

3. Uwagi końcowe Sterowanie robotem na bazie rozpoznanej barwy obiektu stanowi jedną z wielu możliwości obsługi urządzeń technicznych. Zaprezentowana aplikacja rozpoznawania koloru, stanowi konstrukcję uogólnioną, której rozwiązania można przenieść na wybrane urządzenie techniczne. Uogólnienie, jakim jest samochód-zabawka sterowany zdalnie, stanowi jedynie przykład sterowania robotem na bazie koloru trajektorii. Stosując ten sam algorytm analizy koloru można zaproponować sterowanie wielu innych urządzeń, które pod względem konstrukcyjnym mogą wykonać znacznie więcej złożonych czynności. Przykładem takiego urządzenia może być spawarka bezprzewodowa jako urządzenie poruszające się samodzielnie po wykrytym ściegu, tworzonym przez dwa arkusze blach objętych procesem spawania.

1. Makarewicz A., Sterowanie robotem na bazie rozpoznanej barwy obiektu, praca magisterska Politechnika Białostocka 2008. 2. Tadeusiewicz R., Korohoda P., Komputerowa analiza i przetwarzanie obrazów, wydawnictwo Fundacji Postępu Telekomunikacji, Kraków 1997 3. Davis Chapman, Visual C++ dla każdego, wyd. Helion, Gliwice 1999 4. Borkowski P., Tworzenie aplikacji dla Windows. Od prostych programów do gier kompurowych, Helion, Gliwice 2008 5. Strony internetowe: Windows GDI: http://xion.org.pl/productions/texts/coding/megatutorial Microsoft – oprogramowanie sprzętowe: http://msdn.microsoft.com.

Object Colour Based Robot Control Abstract: The goal of the work is the analysis of the robot control using the developed algorithm for processing the still photo image, implemented as a C++ application, making control of the external device connected to the desktop computer possible. Keywords: robot control, colour recognition, image processing, mathematical image recording

Artykuł recenzowany, nadesłany 21.11.2013 r., przyjęty do druku 20.12.2013 r.

mgr inż. Adam Makarewicz Otrzymał tytuł magistra Automatyki i Robotyki na Wydziale Mechanicznym (2008) oraz tytuł magistra Elektroniki i Telekomunikacji na Wydziale Elektrycznym (2011) Politechniki Białostockiej. Obecnie jest studentem drugiego roku Studiów Doktoranckich na Wydziale Elektrotechniki Politechniki Białostockiej. e-mail: adammakarewicz@interia.pl

Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

123

Publikacje PAR 2013

PAR 2013 – spis artykułów Nowości „Patrząc na to, na co patrzą inni, dostrzega się to, czego nikt nie zauważył”. Nr 12, s. 69. Automation PC 910. Nr 3, s. 82. AZM 300 – innowacyjna elektromagnetyczna blokada bezpieczeństwa wyposażona w indywidualne kodowanie i regulację siły zatrzasku. Nr 3, s. 80. Bezproblemowa instalacja. Nowy siłownik znormalizowany DSBC z inteligentnym system amortyzacji PPS. Nr 3, s. 78. Bezprzewodowe moduły ZigBee o niskim zużyciu energii. Nr 2, s. 55.

Inteligentne systemy wizyjne 3D. Nr 2, s. 52.

AUTOMATICON 2013 – oferta robotyzacji. Nr 4, s. 16.

IO-Link Smart Light. Nr 6, s. 80.

BALLUFF buduje Centrum Inżynieryjno-Aplikacyjne. Nr 7-8, s. 21.

LBX – idziemy do przodu! Nr 3, s. 86. Modułowe złącza Multi-Contact w automatyce i robotyce. Nr 9, s. 91. Napędy PowerFlex 4M – ekonomiczne sterowanie silnikami. Nr 1, s. 30.

Certyfikowane szkolenia ROCKWELL AUTOMATION. Nr 4, s. 27.

Nowe oprogramowanie wspierające projektowanie systemów bezpieczeństwa. Nr 6, s. 82.

Dni Otwarte Robotyki ABB. Nr 6, s. 11.

Nowe produkty. Nr 1, s. 7; Nr 2, s.11; Nr 3, s. 8; Nr 4, s. 6; Nr 5, s. 6; Nr 6, s. 6; Nr 7–8, s. 6; Nr 9, s. 7; Nr 10, s. 14; Nr 11, s. 12; Nr 12, s. 12.

chainflex M – milion podwójnych cykli. Nr 11, s. 72.

Nowe zamki szybkiego montażu

Co nowego w firmie .steute? Nr 3, s. 84.

Odlewnictwo – technologia przyszłości. Nr 9, s. 87.

CZAH-POMIAR stawia na jakość. Nr 2, s. 54.

Polskie Normy przemysłowe (PN) – przenumerowanie i aktualizacja. Nr 9, s. 90.

Czujnik siły i momentu obrotowego – najnowszy trend w robotyce. Nr 12, s. 67.

CQT.FM. Nr 10, s. 102.

Czujniki bagnetowe made in Poland. Nr 2, s. 53.

Prowadnica liniowa i prowadzenie przewodów w jednym. System kompaktowy i odpowiedni do małych ciężarów. Nr 3, s. 76.

Czujniki kablowe firmy GUENTHER teraz także z Polski. Nr 1, s. 33.

Przekaźnik czasowy z wyświetlaczem LED i cyfrowymi nastawami. Nr 4, s. 62.

Czujniki koloru firmy MICRO-EPSILON. Nr 2, s. 47.

Seria Unistream – nowa gama sterowników. Nr 12, s. 66.

Czy słyszał ktoś o TRIZ? Nr 11, s. 74.

SKAMER-ACM – doświadczenie, które procentuje. Nr 2, s. 57.

DANFOSS VLT OneGearDrive. Moc, sprawność i higiena – wszystko w obudowie jednej wielkości. Nr 2, s. 50. Energooszczędne switche przemysłowe. Nr 6, s. 81. Geniusz metody TRIZ tkwi w jej prostocie. Nr 12, s. 69. Han High Temp – złącza do wysokiej temperatury. Nr 12, s. 64. Han-Eco: sprawdzone i nowe rozwiązania. Nr 12, s. 64. Inteligentne połączenie uniwersalnego kontrolera RFID i technologii IO-Link. Nr 2, s. 48.

124

CeBIT 2013: nowoczesne komunikowanie. Nr 4, s. 23.

TRIZ – udoskonalanie istniejących rozwiązań. Nr 11, s. 76. Zasilacze z interfejsem DALI i regulacją prądu wyjściowego. Nr 11, s. 75. Zysk dzięki efektywności. Nr 9, s. 88.

WYDARZENIA Aktualności. Nr 2, s. 14; Nr 7-8, s. 8; Nr 9, s. 12; Nr 10, s. 8; Nr 11, s. 6; Nr 12, s. 6.

Efektywne zarządzanie produkcją. Nr 1, s. 12. EMO Hannover 2013. Nowe trendy w technologiach produkcyjnych. Nr 7-8, s. 16. ENERGETICS 2013. Nr 12, s. 11. EuroLab 2013 – nie tylko laboratoria. Nr 5, s. 8. EuroLab 2013. Nr 2, s. 21. HANNOVER MESSE 2013 barometrem koniunktury. Nr 2, s. 18. II Noc Robotów PIAP „Odkryj nieznane”. Nr 6, s. 16. Kalendarium PAR. Nr 2, s. 58; Nr 5, s. 52; Nr 7-8, s. 88; Nr 11, s. 77. Merkel i Tusk odwiedzili stoisko Rittal. Nr 4, s. 25. Metrologia w przemyśle – automatyzacja procesów pomiaru masy. Nr 5, s. 12. Międzynarodowa konferencja Diagnostics of Processes and System. Nr 5, s. 56. Międzynarodowa Konferencja Mechatronics: Ideas for Industrial Applications. Nr 10, s. 69. Moc emocji na stoku! Nr 4, s. 9. Nocna inwazja robotów. Nr 4, s. 28. Nowe technologie na Targach Kielce. Nr 4, s. 26. PAR po raz 200! Nr 10, s. 17.

ASTOR Innovation Room. Nr 10, s. 26.

Pierwsze Forum LEAN & KAIZEN MANAGEMENT. Jak skutecznie wdrażać filozofię lean w niejapońskich fabrykach. Nr 3, s. 14.

ASTOR prezentuje sterownik przyszłości. Nr 6, s. 20.

Proteus zadebiutował na Stadionie Narodowym. Nr 10, s. 28.

Roboty wkraczają do szpitala i domu?! Relacja z XVII Konferencji Automatyków RYTRO 2013. Nr 7-8, s. 12.

Dokładność bezdotykowego pomiaru temperatury. Nr 3, s. 44.

ROBTEP 2012. Nr 1, s. 10.

EGP firmy SCHUNK. Najbardziej kompaktowy chwytak elektryczny na rynku. Nr 11, s. 26.

Roboty przemysłowe o równoległej strukturze kinematycznej. Mechanizmy o przestrzennych łańcuchach kinematycznych. Nr 11, s. 16.

SCHUNK Expert Days 2013. Nr 3, s. 12.

HARTING RJ Industrial 10G. Nr 10, s. 44.

Robotyzacja przemysłu mięsnego. Nr 9, s. 26.

SCHWEISSEN & SCHNEIDEN 2013. Nr 10, s. 22.

Inteligentne skanery laserowe – ochrona i pozycjonowanie w jednym urządzeniu. Nr 1, s. 24.

Rozwój technologii komponentów do komunikacji w sieciach przemysłowych. Nr 10, s. 30.

Kamery termograficzne SWIR firmy Xenics. Nr 5, s. 26.

RSD – seria przetwornic DC/DC do zastosowań w kolejnictwie. Nr 7–8, s. 39.

Seminaria naukowe PIAP – Semestr XL, Wiosna 2013. Nr 3, s. 88; Nr 10, s. 104. Sensory i przetworniki pomiarowe na targach AUTOMATICON 2013. Nr 4, s. 20. SEW-EURODRIVE szkoli menadżerów i inżynierów. Nr 7-8, s. 18.

Komunikacja aktywna i pasywna. Nr 10, s. 49. Komunikacja bezprzewodowa w zastosowaniach przemysłowych. Nr 6, s. 22. Magnetyczne enkodery liniowe we frezarce uniwersalnej. Nr 3, s. 41.

Solution Day – integracja systemów automatyki w praktyce. Nr 5, s. 11.

Małe silniki elektryczne. Nr 7–8, s. 31.

Startuje szósta edycja konkursu „manus”. Nr 2, s. 16.

Mechanizacja i automatyzacja ukosowania blach. Podejrzane

SUMOMANIA 2012. Nr 1, s. 158. Śnieżna odsłona targów AUTOMATICON. Nr 4, s. 10. Targi WATER & HEAT 2013. Nr 3, s. 15. Turniej Robotów Mobilnych ROBOMATICON 2013. Nr 2, s. 95. Złote medale AUTOMATICON 2013. Nr 4, s. 14.

Temat numeru ABB RacerPack: 400 sztuk na minutę. Nr 11, s. 22. Aparatura pomiarowa i rozwiązania systemowe JUMO. Nr 9, s. 38. Automatyzacja transportu w produkcji spożywczej. Nr 9, s. 16. Bezpieczeństwo użytkowania maszyn według Festo. Nr 7–8, s. 36. Bezprzewodowe moduły wejść-wyjść z interfejsem ZigBee. Nr 6, s. 32. Certyfikowane produkty SCHUNK dla branży spożywczej. Nr 9, s. 36. Chwytaki z napędem pneumatycznym. Nr 2, s. 22. Czujnik temperatury w procesach produkcyjnych. Nr 9, s. 40. Czujniki magnetyczne i indukcyjne firmy .steute. Nr 6, s. 30.

na targach SCHWEISSEN & SCHNEIDEN 2013. Nr 11, s. 32. Napędy BLDC w zastosowaniach przemysłowych. Nr 7–8, s. 22. Napędy i sterowanie do automatyki budynkowej. Nr 12, s. 22. Napędy PowerFlex 4M. Nr 7–8, s. 38. Niezawodne napędy BUEHLER MOTOR. Nr 7–8, s. 30.

Sieci bezprzewodowe bez tajemnic. Nr 6, s. 36. Sieci bezprzewodowe w przemyśle. Nr 10, s. 48. Sieciowe moduły pomiarowosterujące w ofercie GURU Control Systems. Nr 10, s. 50. Skanery przestrzeni. Nr 1, s. 27. Superszybka sieć 4G – nowa generacja komunikacji bezprzewodowej. Nr 10, s. 42. Sygnalizacja zdarzeń. Nr 1, s. 20. Sygnalizatory świetlne firmy TEXELCO. Nr 1, s. 13. System RFID BIS-V Kontroler RFID + Master IO-Link. Nr 6, s. 28. System RobiFix. Nowy standard złączy w robotyce. Nr 11, s. 30.

Niezawodności pomiaru poziomu w trudnych warunkach środowiskowych. Nr 3, s. 46.

System wizyjny – niezawodna kontrola nadruków. Nr 5, s. 22. Systemy automatyki budynkowej oparte na technologii KNX. Nr 12, s. 16.

Nowe odmiany reduktorów bezluzowych. Nr 7–8, s. 34. Nowe urządzenia bezpieczeństwa maszyn. Nr 1, s. 26. Obudowy do zastosowań antywybuchowych. Nr 4, s. 30. Otwarta komunikacja w świecie sterowników Saia PCD. Nr 10, s. 46. Pakowanie w czasie 670 milisekund. Nr 11, s. 28. Pomiar i monitoring parametrów wpływających na jakość produktów spożywczych. Nr 9, s. 33. Precyzja nade wszystko. Nr 2, s. 35. Przekładnie hipoidalne THF i THFB. Nr 7–8, s. 40.

Szybka adaptacja robota dzięki modułowej konstrukcji akcesoriów. Nr 2, s. 32. Szybkie i elastyczne. Profesjonalne roboty KUKA dla przemysłu spożywczego. Nr 9, s. 42. Światło i dźwięk na straży bezpieczeństwa. Nr 1, s.14. Urządzenia Saia do zarządzania zużyciem mediów. Nr 12, s. 22. Więcej higieny w produkcji hamburgerów. Obudowy Hygienic Design w OSI Food Solutions w Günzburgu. Nr 9, s. 30.

Czujniki wizyjne BVS. Nr 5, s. 20.

Przełączniki przemysłowe firmy MOXA. Nr 10, s. 38.

Wizja dla automatyki. Systemy wizyjne w ofercie firmy PARAMETER AB. Nr 5, s. 24.

Dokładne pomiary wielkości geometrycznych za pomocą systemów wizyjnych. Nr 5, s. 14.

Przemysłowe bezdotykowe czujniki odległości w pomiarach wielkości geometrycznych. Nr 3, s. 32.

Wszechstronnie utalentowane: nowe kurtyny i bariery świetlne bezpieczeństwa. Nr 1, s. 22.

Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

125

Publikacje PAR 2013

Wymagania dla systemu robotycznego do zautomatyzowanego spawania. Nr 11, s. 31. Zdalna i bezprzewodowa konfiguracja urządzeń oraz monitorowanie procesów. Nr 6, s. 34. Zdecentralizowane systemy napędowe – nowoczesne rozwiązanie. Nr 7–8, s. 32.

Aplikacje Instalacja systemu detekcji wodoru w Elektrociepłowni Białystok. Nr 6, s. 38. Kaskadowy układ zasilania w wodę sterowany przetwornicą Danfoss VLT Aqua Drive FC202 i sterownikiem MCO102. Nr 5, s. 28. Modernizacja układów wentylatorowych procesów odpylania. Nr 3, s. 48. Modernizacja zakładu produkcji kruszyw SKSM Suwałki. Nr 3, s. 50. Modułowy system zautomatyzowanej linii produkcyjnej. Nr 10, s. 62. Napędy Danfoss VLT do sterowania pracą dmuchaw. Nr 9, s. 52. Oprogramowanie RITTAL dla Biblioteki Watykańskiej. Nr 7–8, s. 45. Paletyzacja napojów w firmie Tymbark. Nr 11, s. 37. Prosta diagnostyka z użyciem licznika impulsów w układach sterowania z PLC. Nr 2, s. 38. Stacja zlewni APS dla Oczyszczalni Ścieków w Białymstoku. Nr 9, s. 50. Sterowniki Saia PCD nadzorują produkcję serów. Nr 9, s. 48. System ERTMS na polskich torach. Nr 7–8, s. 42. System RFID w sterowaniu pracą przesiewaczy. Nr 2, s. 36. System testowania presostatów do 40 bar. Nr 10, s. 54. Technika teatralna w Europejskim Centrum Muzyki Krzysztofa Pendereckiego w Lusławicach. Nr 4, s. 38.

Polecane książki Bezpieczeństwo informacji. Mikołaj Karpiński. Nr 1, s. 32. Przetwarzanie i analiza obrazów w wybranych badaniach defektoskopowych. Piotr Lesiak, Piotr Bojarczak. Nr 3, s. 90. Zegary elektryczne i elektroniczne. Zarys historii. Zdzisław Mrugalski. Nr 5, s. 77.

Rozmowa PAR Inwestując w bezpieczeństwo, inwestujemy w ludzi – rozmowa z Łukaszem Wiatrzykiem, dyrektorem zarządzającym Schmersal-Polska. Nr 1, s. 28. Łączymy naukę z przemysłem – wywiad z profesorem Józefem Piotrowskim, twórcą firmy VIGO System, a obecnie dyrektorem ds. badań i rozwoju oraz Maciejem Rzeczkowskim, kierownikiem Wydziału Elektroniki VIGO System. Nr 5, s. 32. Pokora znakiem rozpoznawczym uczciwego naukowca – wywiad z profesorem Józefem Giergielem o mechatronice, filozofii, roli nauki, przyszłości i nie tylko. Nr 10, s. 65. Polska jest i będzie ważnym rynkiem dla firmy HARTING – wywiad z Philipem Hartingiem, wiceprezesem zarządu firmy Connectivity & Networks HARTING Führungs AG. Nr 12, s. 33. Potencjał czeka na inwestorów – wywiad z doktorem Zbigniewem Nawratem, dyrektorem naukowym Instytutu Protez Serca Fundacji Rozwoju Kardiochirurgii. Nr 11, s. 38. Pracuj tylko, a sukces przyjdzie sam – rozmowa z profesorem Jackiem Żuradą z University of Louisville, pierwszym Polakiem na stanowisku wiceprezesa IEEE. Nr 2, s. 44.

W bezpiecznych rękach. Nr 9, s. 46.

Robotyka w Polsce: duży potencjał i duży problem – wywiad z Michałem Ochmańskim, kierownikiem Działu Handlowego Comau Poland. Nr 7–8, s. 46.

Wielofunkcyjny system paletyzacji opakowań szklanych. Nr 12, s. 26.

Rozwój automatyzacji w przemyśle to konieczność – wywiad z Krystyną Boczkowską, prezesem zarządu fir-

126

my Robert Bosch i reprezentantką Grupy Bosch w Polsce oraz Piotrem Macerszmidtem, dyrektorem generalnym Bosch Rexroth. Nr 9, s. 55. Stawiamy na innowacje i szkolenia – wywiad ze Steffenem Leidelem, dyrektorem Działu Systemów Automatyki Przemysłowej Siemens. Nr 6, s. 41. Stwórzmy „ekosystem” dla nauki i biznesu – wywiad z wicepremierem i ministrem gospodarki Januszem Piechocińskim. Nr 4, s. 43.

AUTOMATYKA Automatyka modułowa firmy SCHUNK. Nr 4, s. 57. Automatyka modułowa SCHUNK. Różnorodna oferta komponentów dla automatycznego transportu i montażu. Nr 7-8, s. 62. Brama komunikacyjna MOXA MGate 4101-MB-PBS. Nr 7-8, s. 66. HARTING RJ Industrial 10G. Nr 3, s. 64. Integracja standardów PROFIBUS i PROFINET. Urządzenia Moxa wspomagają komunikację. Nr 3, s. 68. JZ20 – nowa generacja sterowników PLC z serii Jazz firmy UNITRONICS. Nr 5, s. 46. MATLAB&Simulink w projektowaniu systemów sterowania. Nr 11, s. 42. Milion pomiarów elektrycznych rocznie. On-line i w czasie rzeczywistym. Nr 9, s. 68. Możliwości aplikacyjne firmy WObit. Nr 4, s. 53. Nowa seria K5 sterowników PLC. Nr 10, s. 73. Nowe sterowniki mocy Jumo TYA 201 i TYA 202. Nr 10, s. 70. Nowoczesne transportery, platformy i mobilne suwnice do ciężkich ładunków. Nr 3, s. 66. Patent na silne prądy. Nr 10, s. 72. Programowanie sterowników PLC zgodnie z normą IEC 61131-3. Część 1. Nr 3, s. 52; Część 2. Nr 4, s. 44; Część 3. Nr 5, s. 34; Część 4. Nr 6, s. 44; Nr 7-8, s. 50.

Przemysłowe switche firmy Antaira. Nr 3, s. 63. Seria ADAM-6200 – moduły I/O do sieci Ethernet. Nr 12, s. 38. Sprzęgła indukcyjne o szerokim zakresie zastosowań. Elastyczna transmisja energii i danych. Nr 11, s. 50. System JUMO mTRON T – do pomiaru, regulacji i automatyzacji. Nr 12, s. 36. System usług serwisowych dla techniki napędowej. Nr 11, s. 46.

Robot SCARA-R1. Nr 3, s. 27. Rozwój systemów automatyzacji produkcji. Chwytak PGN plus firmy SCHUNK z prowadnicami wielozębnymi. Nr 10, s. 74. SCHUNK – synergia technologiczna koniecznością ekonomiczną. Nr 6, s. 58. Systemy wymiany narzędzi: szybkozłącza do robotów przemysłowych i laboratoryjnych firmy SCHUNK. Nr 5, s. 54.

Szczelne odcinanie przepływu. Nr 11, s. 52.

Szybkie i o dużym zasięgu. Profesjonalne roboty paletyzujące KUKA. Nr 3, s. 32.

Śpisz spokojnie dzięki certyfikowanym produktom Festo. Nr 5, s. 44.

Złącza firmy Multi-Contact w automatyce i robotyce. Nr 3,

Technologia Power over Ethernet. Nr 9, s. 66. Technologia serwo dla każdego – niskie koszty i optymalne parametry. Nr 4, s. 54.

s. 28.

POMIARY .steute – czujniki zbiegania taśmy przenośników. Nr 9, s. 70. Automatyzacja pomiarów masy. Nr 7-8, s. 70.

Układy pick&place firmy SCHUNK najszybsze na rynku! Czas trwania

Czujniki temperatury stosowane w warunkach iskrobezpiecznych zgodne z dyrektywą ATEX. Nr 94/9/ WE. Nr 3, s. 72.

Zintegrowane systemy bezpieczeństwa firmy BECKHOFF. Nr 7-8, s. 64.

ROBOTYKA COMAU ROBOT ICS – paletyzacja w pakiecie. Nr 9, s. 62. Kompaktowe, zrobotyzowane, gotowe do pracy – cele spawalnicze ATHOMO firmy COMAU. Nr 3, s. 24. KUKA prezentuje zestaw edukacyjny. Cel: entuzjazm dla robotyki. Nr 3, s.18. Mały robot pirotechniczny PIAP Gryf. Nr 6, s. 56. Manipulator Tripod EXPT. Nr 9, s. 59. Nowe platformy mikrokomputerowe do stosowania w robotyce. Nr 6, s. 54. Nowoczesne chwytaki podciśnieniowe. Nr 3, s. 22.

Pomiar z lotniczą precyzją. Termopary płaszczowe firmy Guenther. Nr 6, s. 63. Przełomowa technologia MEMS. Nr 6, s. 64. Rejestracja rozkładów temperatury w hutnictwie i odlewnictwie. Nr 5, s. 53. Rozszerzenie zakresu akredytacji laboratorium spółki CZAHPOMIAR. Nr 12, s. 40. Skanery temperatury. Nr 10, s. 78. Systemy profilowania temperatury marki Phoenix. Nr 12, s. 43. Termopary głowicowe z osłonami metalowymi. Nr 4, s. 61.

Układy mechaniczne w ofercie WObit. Nr 11, s. 45.

cyklu – od 0,54 sekundy. Nr 9, s. 64.

Pomiar temperatury w przemyśle tworzyw sztucznych. Nr 11, s. 59.

Czystość, precyzja, wydajność. Nr 3, s. 74. Jak wykazać spełnienie wymagań w zakresie zapewnienia bezpieczeństwa wyrobów pracujących pod ciśnieniem. Nr 4, s. 58. Kamery przemysłowe IDS w systemach wizyjnych OPTOSOFT. Nr 3, s. 70. Laserowe czujniki dalekiego zasięgu. Nr 5, s. 51. Metrologia przemysłowa. Wyposażenie pomiarowe w organizacji. Nr 6, s. 60. Mierniki stężenia CO2 (1). Nr 10, s. 76.

Rytro 2013 Czujniki bezprzewodowe SureCross Q45. Nr 5, s. 75. Danfoss Drives światowym liderem w produkcji napędów regulowanych elektronicznie. Nr 5, s. 60. Manometry: ukryte zagrożenie lub widoczne bezpieczeństwo. Nr 5, s. 72. Nowoczesne kable i przewody spełniające specyficzne wymagania klienta. Nr 5, s. 70. Partner w automatyce. Nr 5, s. 68. Pierwszy na świecie skaner optyczny 2D umożliwiający pomiar w pełnych 360°! Nr 5, s. 66. Przemysłowe elementy grzejne. Nr 5, s. 59. System SmartWire-DT w polach kasetowych xEnergy XW. Nr 5, s. 62.

Nauka

Mierniki stężenia CO2 (2). Nr 11, s. 60.

A modular mobile robot for multi-robot applications. Nr 2, s. 288.

Moduły pomiarowe DATA TRANSLATION. Nr 9, s. 75.

Optymalizacja robotów UNIVERSAL ROBOTS. Nr 7-8, s. 67.

Oprogramowanie zarządzające testem firmy Orion Test Systems and Automation. Nr 9, s. 72.

Prosta i szybka automatyzacja. Chwytaki z trzpieniem narzędziowym lub przyłączem wrzecionowym firmy SCHUNK. Nr 3, s. 21.

Pirometry LAB-EL – nie ma się czego bać. Część I. Nr 5, s. 48; Część II. Nr 7-8, s. 68.

Pewny pomiar w trudnych warunkach. Nr 10, s. 79.

A novel approach for automation of stereo camera calibration process. Nr 2, s. 234. A novel type of piezoactuated micropositioning system – simulation and experimental tests. Nr 2, s. 395. A real time system for measuring wind turbine power. Nr 2, s. 548.

Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

127

Publikacje PAR 2013

Absolute angle estimation by means of an IMU in a manipulator with electrohydraulic servo drives. Nr 2, s. 475.

Approximation of positive stable continuous-time linear systems by positive stable discrete-time systems. Nr 2, s. 359.

Adaptacja regulatora PI za pomocą reguł logicznych. Nr 10, s. 156.

Automation of the process of microwave hydrothermal synthesis of nanopowders. Nr 2, s. 208.

Adaptacyjna regulacja temperatury w piecu do wypału płytek ceramicznych. Nr 9, s. 108. Algorytm sprawdzania kompletności danych w procesie ich wymiany między systemami informatycznymi przedsiębiorstw produkcyjnych z uwzględnieniem analizy składniowej. Nr 2, s. 153. An application supporting the educational process of the respiratory system obstructive diseases detection. Nr 2, s. 230. Analiza doświadczalna odkształcenia elementów klejonych w próbie statycznego oddzierania. Nr 2, s. 71. Analiza wpływu niepewności danych wejściowych na dokładność systemów detekcji nieszczelności. Nr 4, s. 89. Analiza wybranych właściwości metrologicznych mikrometrów laserowych. Nr 1, s. 153. Analysis of chaotic dynamics of the Ikeda system of fractional order. Nr 2, s. 321. Analysis of fuzzy cognitive maps in prediction of individual household electric power consumption. Nr 2, s. 180. Anti-collision system with radar obstacle detector. Nr 2, s. 171. Applicability of Internet-based Distributed Control System. Nr 6, s. 96. Application of constraint logic programming to decision support for the supply chain management. Nr 2, s. 129. Application of data fusion for welding process diagnostics. Nr 12, s. 90. Application of Hardware in the Loop technology for testing servo drives with synchronous motor. Nr 2, s. 461. Application of resistive ladder sensor for detection and quantification of fatigue cracks in aircraft structure. Nr 2, s. 558.

128

Automatyzacja procesów produkcyjnych w zakresie wytwarzania paliw alternatywnych. Nr 2, s. 195. Analiza możliwości zastosowania technologii przyrostowych do wytwarzania elementów konstrukcji robotów mobilnych. Nr 2, s. 200. Bezprzewodowy system automatyki domowej pracujący w standardzie sieci Z-Wave. Nr 7–8, s. 100. Budowa i przykładowe zastosowanie stanowiska pomiaru i rejestracji prądów i napięć w instalacjach trójfazowych. Nr 2, s. 525. Calibration experiments planing for identification of manipulator elastostatic parameters. Nr 1, s. 128. Concept of tool condition diagnostic system for micromachining. Nr 2, s. 224. Concept of tool condition diagnostic system for micromachining. Nr 1, s. 52. Configurable Operator Interface for CPDev Environment. Nr 2, s. 426. Control system of a multifunctional tester for electronically protected documents. Nr 2, s. 239. Correction of projector’s nonlinearities in the vision based system for positioning of the workpieces on the CNC machines. Nr 1, s. 147. Czego nas uczą wypadki i katastrofy. Nr 2, s. 159. Design and applications of a miniature anthropomorphic robot. Nr 2, s. 294. Design of the robotic exoskeleton for upper-extremity rehabilitation. Nr 1, s. 97. Determination of inductance matrixes of bearingless electric motor for magnetic levitation. Nr 2, s. 503. Dyfrakcyjna metoda pomiaru średnic wałków. Nr 4, s. 78. Dynamics of underwater inspection robot. Nr 1, s. 76. Embedded controller for balancing type robot. Nr 1, s. 141.

Energy efficiency regulation of the light source’s luminous flux. Nr 11, s. 79. Estimation of wind parameters on flying objects. Nr 2, s. 552. Evaluation of low-cost MEMS accelerometers for measurements of velocity of unmanned vehicles. Nr 1, s. 102. Evolutionary method of robust controller computation. Nr 1, s. 80. Experimental demonstration of Measurement System Analysis. Nr 1, s. 92. Extended diagnostics system for AS-interface networks. Nr 1, s. 47. Foot design for a hexapod walking robot. Nr 2, s. 283. Force-measurement based toolworkpiece contact detection in micromilling. Nr 1, s. 42. Hybrid of neural networks and hidden Markov models as a modern approach to speech recognition systems. Nr 2, s. 449. Hybrid powertrain virtual driver of wheeled vehicle. Nr 1, s. 60. Idea of adaptive control implementation in anti-corrosion protection systems of underground steel structures. Nr 2, s. 443. IDS/IPS: Systemy wykrywania i zapobiegania włamaniom do sieci komputerowych. Nr 2, s. 166. Implementacja algorytmu regulacji predykcyjnej MPC w sterownikach programowalnych. Nr 6, s. 101. Implementacja systemu zarządzania procesem produkcji. Nr 10, s. 166. Implementation of a decision support model of the supply chain management in the environment of constraint logic programming. Nr 2, s. 123. Improving the energy efficiency of pneumatic extraction systems by automating the process of air flow rate adjustment. Nr 2, s. 417. Indexes driven mechanism for grouped SQL queries. Nr 2, s. 135. Initial tests of a trinocular vision system for the underwater exploration. Nr 2, s. 304.

Interactive Education of Engineers in the Field of Fault Diagnosis and Fault-Tolerant Control. Nr 11, s. 84. Kierunki zmian we współczesnej metrologii naukowej. Nr 10, s. 144. Koncepcja metody bezpiecznej transmisji danych w sieci KNX na potrzeby systemu zdalnego nadzoru. Nr 10, s. 182. Korekcja błędów obróbki złożonych powierzchni kształtowych na frezarskich centrach obróbkowych. Nr 10, s. 150. Loops with molecular current as a magnet model. Nr 2, s. 492.

Modelling of data flow in componentbased robot perception systems. Nr 2, s. 260. Modelowanie sieci wydzielonych z możliwością kształtowania przebiegów napięć fazowych i stanów awaryjnych. Nr 2, s. 401. Monitoring of raw materials resources from end-of-life vehicles. Nr 2, s. 176. MP2128g autopilot integration and verification for stabilization and control of mini-UAV aircraft in autonomous flight. Nr 2, s. 313. Nacelle actuation system with linear electric motor. Nr 2, s. 497.

Mathematical analysis of tubular linear motor. Nr 2, s. 508.

Neural sensor-based navigation of wheeled mobile robot in unknown environment. Nr 1, s. 114.

Measurement and analysis of pressure forces on pedals at driver’s workplace. Nr 2, s. 534.

Niestandardowy sposób wymiany danych w hierarchicznym systemie sterowania dla orientowanych ogniw słonecznych. Nr 2, s. 66.

Measurement fusion method for indoor

Nowe konstrukcje i metody projektowania zewnętrznych osi do lokomocji robotów przemysłowych. Nr 7–8, s. 90.

localization of a walking robot. Nr 2, s. 272. Measuring stand for research circular saws natural frequencies and vibration modes. Nr 2, s. 530. Mechatronic eye: modeling and design. Nr 1, s. 89. Mechatronic modeling of telemanipulator system for minimally invasive surgery. Nr 2, s. 413. Mechatronic systems in mining roadheaders – examples of solutions. Nr 1, s. 121. Metody badania nielaserowego promieniowania optycznego. Nr 6, s. 83. Metodyka pomiarów ultradźwiękowych oscylacji narzędzi obróbkowych urządzeniem LDV. Nr 10, s. 160. Model based diagnosis using causal graph. Nr 1, s. 83. Model evaluation of the effectiveness of business processes in terms of managing knowledge workers. Nr 2, s. 143. Model i projekt instalacji dla procesu wydobycia i wstępnego przygotowania gazu ziemnego. Nr 2, s. 186.

Nowy układ elektroniczny cyfrowej symulacji rezystancyjnych czujników temperatury. Nr 10, s. 138. Observability of linear discrete-time systems with different fractional orders. Nr 2, s. 371. Observer synthesis for linear discretetime systems with different fractional orders. Nr 2, s. 376. Odbiorniki GNSS w praktyce inżynierskiej. Badania stacjonarne. Nr 4, s. 64. Odbiorniki GNSS w praktyce inżynierskiej. Wpływ typu anteny na jakość pomiarów GNSS. Nr 10, s. 106. Odbiorniki GNSS w praktyce inżynierskiej. Wprowadzenie do systemów GNSS. Nr 3, s. 103. Określenie zasady pomiaru dla bezdotykowych optycznych pomiarów średnic wałków. Nr 2, s. 86. Optical glyphs based localization and identification system. Nr 2, s. 266. Optymalizacja systemów elektroenergetycznych z zastosowaniem obliczeń ewolucyjnych. Nr 2, s. 345.

Piezoelectric generators: materials and structures. Nr 10, s. 123. Pomiary LDV amplitudy osiowych oscylacji narzędzi stosowanych w procesach obróbki ze wspomaganiem ultradźwiękowym. Nr 12, s. 71. Positive minimal realizations of continuous-discrete linear systems with transfer function with separable denominator or numerator. Nr 2, s. 333. Pracownia Zawieszeń Magnetycznych Laboratorium Badań Napędów Lotniczych WAT. Nr 2, s. 245. Predykcyjnie ukierunkowane wektory diagnostyczne. Nr 2, s. 382. Problemy diagnozowania zaworów maszyn tłokowych. Nr 12, s. 82. Production management with the use of digital factory tools. Nr 2, s. 213. Project of a miniature 3D LIDAR for VTOL UAVs. Nr 2, s. 309. Projekt autonomicznego robota inspekcyjnego. Nr 2, s. 278. Projekt i budowa uniwersalnego sterownika programowalnego. Nr 2, s. 436. Projektowanie urządzeń pomiarowo-sterujących zintegrowanych z systemem KNX. Nr 12, s. 76. Proste metody sprawdzania dokładności precyzyjnych mostków termometrycznych (1). Rys historyczny, zasada działania i parametry mostków AC, niekonwencjonalna metoda kontroli zera mostka. Nr 9, s. 92. Proste metody sprawdzania dokładności precyzyjnych mostków termometrycznych (2). Pomiary nieliniowości całkowitej metodą dychotomii. Nr 10, s. 130. Prototyp bezpiecznego mikroserwera przemysłowego dla rozproszonego systemu kontrolno-pomiarowego. Nr 2, s. 519. Qualitative Spatio-Temporal Representation and Reasoning for robotic applications. Nr 2, s. 300. Randomizacja odchylenia pomiarowego przy ocenie zdolności pomiarowej przyrządu. Nr 7–8, s. 96.

Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

129

Publikacje PAR 2013

Reachability and controllability of positive fractional-order discretetime systems. Nr 2, s. 365. Realizacja programowa algorytmów filtracji, estymacji i sterowania w PLC/PAC. Nr 5, s. 100. Rekonfigurowalny akcelerator kryptograficzny. Nr 5, s. 78. Rekonstrukcja zaszumionego sygnału sinusoidalnego na podstawie niewielkiej liczby próbek za pomocą algorytmu ewolucyjnego. Nr 2, s. 407. Robot mobilny o zmiennym sposobie lokomocji – system sterowania. Nr 5, s. 93. Robot mobilny o zmiennym sposobie lokomocji – wyniki badań. Nr 7–8, s. 107. Rozległy i rozproszony elektroniczny system bezpieczeństwa w aspekcie zarządzania danymi. Nr 1, s. 34. Rozszerzony algorytm PID dla przemysłowego regulatora temperatury z samostrojeniem. Nr 2, s. 432. Selected problems of biocompatibility of the pneumatically controlled arm. Nr 1, s.71. Semi-active vibration control using a rotary magnetorheological damper – experimental verification. Nr 2, s. 487. Śledzenie obiektów dynamicznych z wykorzystaniem metod inteligencji obliczeniowej – implementacja sprzętowa. Nr 4, s. 83. Software solution used in industrial measurement devices to facilitate meeting the requirements of the EMC directive. Nr 2, s. 542. Solution of the Kalman filtering problem in control and modeling of a double inverted pendulum with rolling friction. Nr 1, s. 63. Stability conditions of fractional discrete-time scalar systems with pure delay. Nr 2, s. 340. Stability of fractional discrete-time linear scalar systems with one delay. Nr 2, s. 327. Stand for research of wood swelling pressure in two axies simultaneous. Nr 2, s. 538.

130

Sterowanie admitancyjne i impedancyjne w układzie napęd elektrohydrauliczny – dżojstik haptic. Nr 2, s. 456. Sterowanie parkowaniem pojazdu z wykorzystaniem logiki rozmytej. Nr 2, s. 351. Sterowanie procesem destylacji z wykorzystaniem regulatorów rozmytych. Nr 10, s. 172. Symulator szybkich procesów dynamiki reaktora jądrowego wodnego ciśnieniowego. Nr 9, s. 97. System akwizycji skorygowanej siły uogólnionej kontaktu robota manipulacyjnego z otoczeniem. Nr 2, s. 390. The analyse of automation level of logistic process in small and medium enterprises. Nr 2, s.147. The population modeling of neuronal cell fractions for the use of controlling a mobile robot. Nr 2, s. 254. The use of Kinect sensor to control manipulator with electro-hydraulic servodrives. Nr 2, s. 481. Thermal annealing of soft magnetic materials and measurements of its magnetoelastic properties. Nr 2, s. 513. Transfer ekranów synoptycznych pakietu SCADA na urządzenia przenośne. Nr 3, s. 116. Układ elektroniczny cyfrowej syntezy konduktancji. Nr 9, s. 102. Układ elektroniczny cyfrowej syntezy rezystancji do dokładnej symulacji rezystancyjnych czujników temperatury. Nr 5, s. 86. Układ tomografu wiroprądowego wysokiej rozdzielczości oraz możliwości filtracji sygnału pomiarowego. Nr 3, s. 112. Water management at CCGT unit. Nr 2, s. 250. Weryfikowanie specyfikacji wymagań sterownika logicznego za pomocą diagramów aktywności UML, logiki temporalnej LTL i środowiska NuSMV. Nr 10, s. 188. Wieloobszarowy układ regulacji PI do sterowania prędkością obrotową samochodu z silnikiem spalinowym. Nr 6, s. 90.

Wielorobotowa rekonfigurowalna forma mocująca obrabiane detale – układ sterowania. Nr 2, s. 79. Wielorobotowa rekonfigurowalna forma mocująca obrabiane detale – program sterujący. Nr 3, s. 96. Wireless control and directional navigation of a road header in drilling process. Nr 2, s. 218. xEmotion – obliczeniowy model emocji dedykowany dla inteligentnych systemów decyzyjnych. Nr 2, s. 62. Zastosowania systemów rozpoznawania mowy do sterowania i komunikacji głosowej z urządzeniami mechatronicznymi. Nr 2, s. 467. Zastosowanie metodologii FMECA do budowy struktur systemów mechatronicznych, zorientowanych na predykcję stanów. Nr 2, s. 386. Zastosowanie niedrogich modułów bezprzewodowych do sterowania oświetleniem. Nr 3, s. 92. Zdolność pomiarowa przyrządu. Nr 2, s. 540. Zmniejszenie pętli histerezy w hamulcu magnetoreologicznym poprzez odpowiedni dobór materiałów konstrukcyjnych magnetowodu. Nr 2, s. 422.

Forum Młodych II Mistrzostwa Programistów LabVIEW. Nr 6, s. 108. II Noc Robotów PIAP – entuzjazm i pomysłowość studentów. Nr 7–8, s. 116. Kontroler i sygnalizator ciśnienia gazów medycznych i próżni. Nr 3, s. 120. Łaziki marsjańskie będą rywalizować w Polsce. Nr 11, s. 78. Ogólnopolskie Zawody Robotów Robo~motion 2013. Nr 6, s.110. Pierwsza liga robotyczna już działa. Nr 12, s. 70. Podwójny sukces polskich łazików. Nr 7–8, s. 119. Projekty ESA szansą dla studentów. Nr 10, s. 193. Rekordowa liczba innowacyjnych prac. Nr 4, s. 98. Robot mobilny o zmiennym sposobie lokomocji – konstrukcja mechaniczna i elektroniczna. Nr 1, s. 162. Robotyka podwodna. Nr 2, s. 90.

Indeks autorów

Cegielski Paweł. Nr 7–8, s. 90.

Adamczewski Tomasz. Nr 9, s. 40. Aftewicz Michał. Nr 2, s. 52.

Chciuk Marcin. Nr 2, s. 417, 422, 525, 530, 534 I 538.

Akaji Odo. Nr 6, s. 64.

Chmaj Grzegorz. Nr 2, s. 313.

Aksentowicz Remigiusz. Nr 2, s. 417 i 525.

Chojnacka Urszula. Nr 4, s. 10; Nr 5, s. 30; Nr 6, s. 41; Nr 7–8, s. 46; Nr 9, s. 55; Nr 10, s. 28; Nr 11, s. 39; Nr 12, s. 33.

Alderson Joe. Nr 6, s. 54. Ambroziak Dominik. Nr 2, s. 266. Andrzej Stec. Nr 2, s. 519. Awrejcewicz Jan. Nr 1, s. 63 i 71; Nr 1, s. 89; Nr 10, s. 69. Bachman Paweł. Nr 2, s. 417, 422, 456, 525, 530, 534 i 538.

Grobel Dariusz. Nr 10, s. 76; Nr 11, s. 60. Grobel Dariusz. Nr 5, s. 48; Nr 7–8, s. 68. Grobelna Iwona. Nr 10, s. 188. Grobelny Michał. Nr 10, s. 188. Grochowski Michał. Nr 4, s. 83. Grudziński Marek. Nr 1, s. 147.

Chronowski Jacek Nr 7–8, s. 100. Chrzanowski Dorian. Nr 3, s. 116. Chyla Wojciech T. Nr 10, s. 144.

Grzanka Maciej. Nr 2, s. 395. Grzelak Aleksandra. Nr 10, s. 172. Grzybek Dariusz. Nr 10, s. 123. Halama Andrzej. Nr 2, s. 218.

Cimiński Arkadiusz. Nr 9, s. 97.

Handzik Paweł. Nr 11, s. 37.

Czaja Wojciech. Nr 1, s. 92.

Hantz Andrzej. Nr 6, s. 60.

Bączyk Robert. Nr 2, s. 186.

Czerwiec Wiesław. Nr 5, s. 77.

Baczyńska Maria. Nr 10, s. 106.

Czop Piotr. Nr 1, s. 92.

Bakoń Tomasz. Nr 2, s. 401.

Czubenko Michał. Nr 2, s. 62.

Banachowicz Konrad. Nr 1, s. 162; Nr 2, s. 390.

Dąbrowski Witold. Nr 2, s. 552.

Baranowski Jerzy Nr 7–8, s. 100.

Długosz Marek. Nr 7–8, s. 100.

Hoczek Tadeusz. Nr 10, s. 156.

Barczyk Jan. Nr 2, s. 22; Nr 4, s. 16; Nr 9, s. 26; Nr 11, s. 16.

Domański Kamil. Nr 11, s. 62.

Hoh Edwin. Nr 9, s. 84.

Duzinkiewicz Kazimierz. Nr 9,

Bartycki Andrzej. Nr 10, s. 88.

Dwojak Andrzej. Nr 5, s. 61.

Jackiewicz Dorota. Nr 1, s. 14; Nr 2, s. 513; Nr 4, s.30; Nr 7–8, s. 72.

Batsch Tomasz. Nr 4, s. 38.

Dziwiński Tomasz. Nr 6, s. 96.

Jagiełło Paweł. Nr 10, s. 54.

Bazydło Piotr. Nr 7–8, s. 22.

Falkowski Krzysztof. Nr 2, s. 245, 492, 497, 503 i 508.

Jakieła Janusz. Nr 3, s. 18 i 30.

Będkowski Janusz. Nr 2, s. 278 i 300.

Hasko Jozef. Nr 2, s. 513. Hendzel Zenon. Nr 1, s. 114, 245, 497, 503 i 508.

Dąbek Przemysław. Nr 1, s. 102.

Hetmańczyk Mariusz Piotr. Nr 2, s. 382 i 386.

s. 97.

Jakieła Janusz. Nr 9, s. 42.

Fidali Marek. Nr 12, s. 90.

Jakubowski Dawid. Nr 1, s. 92. Jamro Marcin. Nr 2, s. 426.

Besz Bartłomiej. Nr 2, s. 36.

Fotowicz Paweł. Nr 2, s. 540; Nr 7–8, s. 96.

Biegański Wojciech. Nr 2, s. 304.

Frontczak Jacek. Nr 6, s. 12.

Janas Ryszard. Nr 9, s. 108.

Bielawski Piotr. Nr 12, s. 82.

Furet Benoît. Nr 1, s. 128.

Bieńkowski Adam. Nr 2, s. 513.

Gajer Mirosław. Nr 2, s. 345.

Jaroszewski Krzysztof. Nr 1, s. 52 i 224; Nr 9, s. 16.

Bilicki Dominik. Nr 2, s. 272.

Jarzębowicz Leszek. Nr 3, s. 92.

Błaszkowski Przemysław. Nr 4, s. 83.

Gałązka Tadeusz. Nr 4, s. 58; Nr 11, s. 52. Garbacz Piotr. Nr 2, s. 234.

Jasiulek Dariusz. Nr 1, s. 121.

Błoński Dariusz. Nr 10, s. 92.

Gawłowicz Piotr. Nr 2, s. 422.

Bocewicz Grzegorz. Nr 2, s. 135.

Giełdziński Krzysztof. Nr 2, s. 90.

Jastriebow Aleksander. Nr 2, s. 180.

Bojanek Ignacy Nr 12, s. 26.

Giergiel Mariusz. Nr 1, s. 76.

Bojko Tomasz. Nr 2, s. 395.

Gmerek Artur. Nr 1, s. 97.

Boroński Radosław. Nr 2, s. 135.

Gocłowski Piotr. Nr 3, s. 68.

Jaworski Benedykt. Nr 2, s. 272.

Bożek Konrad. Nr 3, s. 103; Nr 4, s. 64; Nr 10, s. 106.

Golański Dariusz. Nr 7–8, s. 90.

Jaworski Jacek. Nr 2, s. 230.

Gościniak Wojciech. Nr 7–8, s. 39.

Joniuk Tomisław. Nr 12, s. 26.

Bratek Andrzej. Nr 4, s. 89.

Jóźwiak Maciej. Nr 2, s. 186.

Brodzik Michał. Nr 9, s. 33.

Gośliński Jarosław. Nr 2, s. 461, 475 i 481.

Broel-Plater Bogdan. Nr 1, s. 42 i 52; Nr 2, s. 224.

Goszczyński Tadeusz. Nr 6, s. 22 i 66.

Kaliczyńska Małgorzata. Nr 4,

Brzozowski Bartosz. Nr 2, s. 309.

Górska-Szkaradek Jolanta. Nr 2, s. 18; Nr 6, s. 20; Nr 7–8, s. 12 i 16; Nr 10, s. 26.

Belter Dominik. Nr 2, s. 272.

Buratowski Tomasz. Nr 1, s. 76.

Jamrozik Wojciech. Nr 12, s. 90.

Jarzembski Bogdan. Nr 10, s. 62.

Jastrzębska Magdalena. Nr 10, s. 69.

Kaczorek Tadeusz. Nr 2, s. 359. s. 98; Nr 6, s. 16; Nr 7–8, s. 116; Nr 10, s. 65. Kalista Cezary. Nr 3, s. 63; Nr 10, s. 48.

Busłowicz Mikołaj. Nr 2, s. 321 i 327.

Grabia Michał. Nr 10, s. 80.

Cabała Jacek. Nr 3, s. 66.

Grabowski Dariusz. Nr 12, s. 26.

Kamiński Marcin. Nr 2, s. 513; Nr 3, s. 32.

Cader Maciej. Nr 2, s. 200 i 278.

Graffstein Jerzy. Nr 2, s. 171.

Kania Marek. Nr 5, s. 14. Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

131

Publikacje PAR 2013

Kapelko Sławomir. Nr 3, s. 103; Nr 4, s. 64; Nr 10, s. 106.

Łobzowski Andrzej. Nr 3, s. 86; Nr 5, s. 48; Nr 7–8, s. 68.

Nowak Jarosław. Nr 7–8, s. 32.

Kapturski Jarosław. Nr 6, s. 76.

Loska Piotr. Nr 2, s. 218.

Nowak Paweł. Nr 12, s. 16.

Kardasz Piotr. Nr 2, s. 407.

Maćkowiak Adam. Nr 10, s. 80.

Nowakowski Lech. Nr 12, s. 26.

Karpiński Mikołaj. Nr 11, s. 79.

Majcher Andrzej. Nr 2, s. 208 i 239.

Okarma Krzysztof. Nr 1, s. 147.

Kasiński Andrzej. Nr 2, s. 304.

Majcher Piotr. Nr 1, s. 162.

Okoński Krzysztof. Nr 12, s. 55.

Kasprzak Włodzimierz. Nr 2, s. 79; Nr 3, s. 96.

Majchrzak Adrian. Nr 1, s. 12.

Olejnik Aleksander. Nr 2, s.245 i 313.

Kieniewicz Mateusz. Nr 3, s. 12; Nr 10, s. 22.

Makarewicz Adam. Nr 2, s. 321.

Kierna Łukasz. Nr 1, s. 20. Klimchik Alexandr. Nr 1, s. 128. Kłos Sławomir. Nr 2, s. 143 i 147. Kobyłkiewicz Artur. Nr 1, s. 52. Kociszewski Rafał. Nr 2, s. 371, 376 i 487. Kolasa Andrzej. Nr 7–8, s. 90.

Majek Karol. Nr 2, s. 278.

Nowak Mieczysław. Nr 11, s. 52.

Olejnik Łukasz. Nr 2, s. 166; Nr 4, s. 23.

Mąkowski Jerzy. Nr 1, s. 153; Nr 2, s. 86; Nr 4, s. 78.

Olejnik Paweł. Nr 1, s. 63.

Makowski Robert. Nr 5, s. 22.

Oprzędkiewicz Krzysztof. Nr 2, s. 66.

Malec Radosław. Nr 6, s. 108. Małka Piotr. Nr 1, s. 76. Marchewka Dariusz. Nr 1, s. 141. Marcin Matuszak. Nr 1, s. 52.

Ortman Gernot. Nr 11, s. 31. Osiński Jerzy. Nr 2, s. 176 i 195. Osipowski Adam. Nr 3, s. 46. Ostapkowicz Paweł. Nr 4, s. 89.

Kołek Krzysztof. Nr 3, s. 116.

Marcin Szejki. Nr 2, s. 66.

Konopa Jadwiga. Nr 3, s. 88; Nr 10, s. 104.

Masłowski Andrzej. Nr 2, s. 278.

Owczarek Piotr. Nr 2, s. 461, 475 i 481.

Matejek Robert. Nr 12, s. 26.

Pachuta Marek. Nr 12, s. 26.

Kopka Ryszard. Nr 10, s. 166.

Mateusiak Piotr. Nr 9, s. 77.

Korbicz Józef. Nr 5, s. 56.

Mateusz Konkel. Nr 10, s. 172.

Pałkowski Aleksander. Nr 2, s. 266.

Kordowski Przemysław. Nr 2, s. 309.

Matuszak Marcin. Nr 1, s. 42.

Panfil Wawrzyniec. Nr 11, s. 84.

Mazurek Paulina. Nr 2, s. 508.

Parandyk Wiktor. Nr 1, s. 71.

Kornuta Tomasz. Nr 2, s. 79 i 260; Nr 3, s. 96.

Michalczyk Łukasz. Nr 9, s. 97.

Pashkevich Anatol. Nr 1, s. 128.

Korytkowski Jacek. Nr 5, s. 86; Nr 9, s. 102; Nr 10, s. 138.

Michalski Piotr. Nr 1, s. 47.

Paszkiel Szczepan. Nr 2, s. 254.

Mierzwa Janusz. Nr 12, s. 60.

Patalas Maliszewska Justyna. Nr 2, s. 143 i 147.

Kost Gabriel. Nr 1, s. 60 i 92. Kostrzewa Piotr. Nr 12, s. 26. Kowal Marek. Nr 5, s. 56. Kowalczuk Zdzisław. Nr 2, s. 62. Kozak Kateryna. Nr 11, s. 79. Koźbiał Tomasz. Nr 12, s. 26. Kozłowski Artur. Nr 2, s. 542. Kożuchowski Wojciech. Nr 3, s. 23. Krakówka Tomasz. Nr 6, s. 56. Król Artur. Nr 1, s. 92. Królikowski Tomasz. Nr 1, s. 80. Kropiewnicka-Mielko Anna. Nr 10, s. 30. Kryca Marek. Nr 2, s. 542. Kryjak Tomasz. Nr 5, s. 78. Kubit Andrzej. Nr 2, s. 71. Kuciński Marek. Nr 3, s. 92. Kurc Krzysztof. Nr 1, s. 76.

Mikhal Aleksander A. Nr 9, s. 92; Nr 10 s. 130.

Pauluk Mariusz. Nr 1, s. 141.

Milecki Andrzej. Nr 2, s. 456.

Pavlovkin Jan. Nr 2, s. 417 i 534.

Miłosz Alicja. Nr 3, s. 28.

Pawlak Andrzej. Nr 6, s. 83.

Miłosz Alicja. Nr 9, s. 91; Nr 11, s. 30.

Pawłowski Sebastian. Nr 3, s. 103; Nr 4, s. 64; Nr 10, s. 106.

Minksztym Tadeusz. Nr 2, s. 50.

Peberdy Tim. Nr 9, s. 66.

Misiewicz Tomasz. Nr 7–8, s. 70.

Pękala Jacek. Nr 2, s. 153.

Missala Tadeusz. Nr 2, s. 159. Mitkowski Wojciech. Nr 7–8, s. 100. Mizak Wojciech. Nr 2, s. 234. Moczulski Wojciech. Nr 11, s. 84. Molenda Jarosław. Nr 2, s. 55; Nr 6, s. 81. Mosiej Tomasz. Nr 2, s. 313. Myśliwiec Arkadiusz. Nr 12, s. 26. Nazarko Piotr. Nr 10, s. 160. Neska Mirosław. Nr 2, s. 239.

Pełka Michał. Nr 2, s. 278. Perski Arkadiusz. Nr 3, s. 103; Nr 4, s. 64; Nr 10, s. 106. Piątek Paweł Nr 7–8, s. 100. Piecuch Grzegorz. Nr 3, s. 120; Nr 6, s. 110. Pilat Zbigniew. Nr 1, s. 10; Nr 11, s. 32. Piotr Nazarko. Nr 12, s. 71. Piotr Trojanek. Nr 2, s. 79. Piotrowska Katarzyna. Nr 2, s. 180.

Kurnyta Artur. Nr 2, s. 558.

Niełaczny Michał. Nr 1, s. 63.

Ładan Anna. Nr 1, s. 28; Nr 2, s. 44; Nr 4, s. 40.

Nierychlok Andrzej. Nr 1, s. 60.

Piotrowski Robert. Nr 6, s. 90; Nr 10, s. 172.

Nikończuk Piotr. Nr 1, s. 80.

Plinta Dariusz. Nr 2, s. 213.

Lee Eric. Nr 10, s. 42.

Nowak Amadeusz. Nr 2, s. 351 i 467.

Płonecki Leszek. Nr 2, s. 548.

Lizak Marcin. Nr 3, s. 70.

132

Podsiadło Paweł. Nr 6, s. 36.

Polak Filip. Nr 10, s. 80.

Sołbut Tomasz. Nr 3, s. 50.

Popowski Stanisław. Nr 2, s. 552.

Sotwin Jakub. Nr 3, s. 116.

Walęcki Michał. Nr 1, s. 162; Nr 2, s. 79; Nr 3, s. 96.

Porankiewicz Bolesław. Nr 2, s. 530.

Stefańczyk Maciej. Nr 1, s. 162; Nr 2, s. 260.

Warsza Zygmunt L. Nr 3, s. 90; Nr 9, s. 92; Nr 10, s. 130.

Porzeziński Michał. Nr 12, s. 76.

Stéphane Caro. Nr 1, s. 128.

Wasielica Mikołaj. Nr 2, s. 294.

Porzeziński Michał. Nr 10, s. 182.

Strojny Rafał. Nr 6, s. 90.

Wąsik Marek. Nr 2, s. 294.

Porzycki Janusz. Nr 10, s. 160.

Szaban Józef. Nr 2, s. 250.

Waszczuk Paweł. Nr 1, s. 42 i 52.

Porzycki Janusz. Nr 12, s. 71.

Szafranek Paweł. Nr 9, s. 38.

Wawrzyński Ireneusz. Nr 2, s. 250.

Pręgowska Agnieszka. Nr 2, s. 487.

Szajna Łukasz. Nr 3, s. 15.

Wdowik Roman. Nr 10, s. 160.

Szczotek Mateusz. Nr 12, s. 60.

Wdowik Roman. Nr 12, s. 71.

Przybylski Jan. Nr 2, s. 239.

Szewczyk Piotr. Nr 9, s. 72.

Werner Andrzej. Nr 10, s. 150.

Przystałka,Piotr. Nr 11, s. 84.

Szewczyk Roman. Nr 2, s. 513; Nr 3, s. 112.

Wesołowski Krzysztof. Nr 1, s. 141.

Szkolnikowski Wojciech. Nr 3, s. 86; Nr 5, s. 48; Nr 7–8, s. 68.

Więch Adam. Nr 3, s. 84; Nr 6, s. 30.

Redlarski Grzegorz. Nr 2, s. 230 i 266. Regulski Roman. Nr 2, s. 351 i 467.

Więcko Rafał. Nr 10, s. 54.

Rejmer Wojciech. Nr 2, s. 395.

Szolc Tomasz. Nr 2, s. 487.

Rochala Zdzisław. Nr 2, s. 309.

Szulc Waldemar. Nr 1, s. 32 i 34.

Wieczyński Artur. Nr 3, s. 103; Nr 4, s. 64; Nr 10, s. 106.

Rogólski Robert. Nr 2, s. 313.

Szumański Kamil. Nr 2, s. 66.

Wikarek Jarosław. Nr 2, s. 123.

Roman Robert. Nr 5, s. 62.

Szuster Marcin. Nr 1, s. 114.

Winiarski Tomasz. Nr 1, s. 162; Nr 2, s. 79 i 390; Nr 3, s. 96; Nr 5, s. 93; Nr 7–8, s. 107.

Rostkowska Marta. Nr 2, s. 288.

Szyber Anna. Nr 1, s. 83.

Rumianek Przemysław. Nr 2, s. 176 i 195.

Szybicki Dariusz. Nr 1, s. 76.

Ruszewski Andrzej. Nr 2, s. 340.

Szymała Piotr. Nr 2, s. 218.

Rutkowski Tomasz. Nr 2, s. 436 i 449.

Szymkiewicz Wojciech. Nr 2, s. 79; Nr 3, s. 96.

Rybałtowski Bogusław. Nr 10, s. 54. Rybarczyk Dominik. Nr 2, s. 461, 475 i 481. Ryszawa Piotr. Nr 2, s. 166; Nr 4, s. 23. Rzońca Dariusz. Nr 2, s. 519. Safinowski Marcin. Nr 4, s. 58. Sajewski Łukasz. Nr 2, s. 333. Salach Jacek. Nr 2, s. 513; Nr 3, s. 112. Sarnowski Tadeusz. Nr 7–8, s. 90. Ścibior Seweryn. Nr 4, s. 40; Nr 12, s. 11. Seredyński Dawid. Nr 1, s. 162; Nr 5, s. 93; Nr 7–8, s. 107. Sikorski Mateusz Nr 12, s. 66. Sikorski Mateusz. Nr 5, s. 46. Sitek Paweł. Nr 2, s. 129. Skruch Paweł. Nr 7–8, s. 100.

Winiarski Wojciech. Nr 2, s. 513.

Szybka Tomasz. Nr 1, s. 89.

Wiśniewski Hubert. Nr 2, s. 548. Wójcicki Sebastian. Nr 2, s. 436. Wojda Paulina. Nr 4, s. 28. Wojdat Honorata. Nr 4, s. 27.

Szypulski Wojciech. Nr 6, s. 38.

Wojtowicz Konrad. Nr 2, s. 309.

Švec Peter. Nr 2, s. 513.

Woś Aneta. Nr 3, s. 14.

Świder Jerzy. Nr 1, s. 47 i 121.

Wrzesień Marian. Nr 2, s. 166; Nr 4, s. 23.

Świder Zbigniew. Nr 2, s. 432. Święch Łukasz. Nr 2, s. 71.

Wszołek Grzegorz. Nr 1, s. 92.

Święcicki Grzegorz. Nr 1, s. 30. Tarczyński Wiesław. Nr 10, s. 166. Tarnawski Jarosław. Nr 5, s. 100; Nr 6, s. 101. Tojza Piotr Mateusz. Nr 2, s. 230. Topolski Michał. Nr 2, s. 288. Trochimczuk Roman. Nr 2, s. 413. Trojanek Piotr. Nr 2, s. 260; Nr 3, s. 96.

Yier Wu. Nr 1, s. 128. Zagrodny Bartłomiej. Nr 1, s. 71 i 89. Zarzycki Jacek. Nr 5, s. 62. Zawisza Marcin. Nr 2, s. 38; Nr 3, s. 52; Nr 4, s. 44; Nr 5, s. 34; Nr 6, s. 44; Nr 7–8, s. 50.

Trojnacki Maciej. Nr 2, s. 200.

Zianio Piotr. Nr 11, s. 70; Nr 12, s. 44.

Tront Dariusz. Nr 6, s. 34.

Zielecki Władysław. Nr 2, s. 71.

Trybus Bartosz. Nr 2, s. 426.

Zielińska Teresa. Nr 2, s. 79; Nr 3, s. 96.

Trybus Leszek. Nr 2, s. 432. Trzasko Wojciech. Nr 2, s. 365.

Zieliński Cezary. Nr 2, s. 79; Nr 3, s. 96; Nr 7–8, s. 66.

Turkowski Mateusz. Nr 4, s. 20 i 89.

Ziółkowski Cezary. Nr 9, s. 75.

Tutro Jakub. Nr 1, s. 141.

Ziółkowski Dariusz. Nr 5, s. 70.

Sochacki Mariusz. Nr 5, s. 33; Nr 7–8, s. 78.

Uździcki Waldemar. Nr 2, s. 417 i 525.

Zychowicz Michał. Nr 12, s. 26.

Sokólski Paweł. Nr 2, s. 443 i 449.

Wachla Dominik. Nr 11, s. 84.

Żach Piotr. Nr 2, s. 176 i 195.

Walas Krzysztof. Nr 2, s. 283.

Żarek Mirosław. Nr 12, s. 26.

Skrzypczyński Piotr. Nr 2, s. 288 i 294. Snowacki Mariusz. Nr 7–8, s. 40.

Żabiński Tomasz. Nr 6, s. 110.

Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

133

Publikacje PAR 2013

Indeks firm .steute Polska Nr 3, s. 84–85; Nr 6, s. 9 i 30–31; Nr 9, s. 11 i 70–71. ABB Sp. z o.o. Nr 9, s. 46–47; Nr 11, s. 22–24;. Aktualności. Wydawnictwo Targowe Maciej Przybylski Nr 1, IV okł. Antaira Technologies Sp. z o.o. Nr 3, s. 63; Nr 10, s. 48. ASKOM Sp. z o.o. Nr 12, s. 60–62. Astor Sp. z o.o. Nr 6, s. 36–37 i IV okł.; Nr 11, s. 37. ATEQ PL Sp. z o.o. Nr 4, s. 15. Automatech Sp. z o.o. Nr 1, s. 17. Automatyka Pomiary Sterowanie SA Nr 1, s. 7; Nr 2, s. 13; Nr 3, s. 50–51; Nr 4, s. 31; Nr 5, s. 11; Nr 6, s. 38–40; Nr 708, s. 45; Nr 9, s. 25 i 50–51; Nr 10, s. 61; Nr 11, s. 57; Nr 12, s. 13. AutomatykaOnLine Nr 1, s. 179; Nr 2, s. 59; Nr 3, s. 92; Nr 4, s. 25; Nr 5, s. 50. B&L International Sp. z o.o. Nr 3, s. 9; Nr 4, s. 6; Nr 9, s. 8. B&R Automatyka Przemysłowa Sp. z o.o. Nr 3, s. 83–83; Nr 4, s. 8, insert. Balluff Sp. z o.o. Nr 1, s. 24–25; Nr 2, s. 48–49; Nr 3, s. 41–43; Nr 4, s. 39; Nr 5, s. 20–21; Nr 6, s. 10, 28–29 i 80; Nr 7–8, s. 85; Nr 9, s. 29; Nr 10, s. 37 i 94–95; Nr 11, s. 50–51. Beckhoff Automation Sp. z o.o. Nr 6, s. 67; Nr 7–8, s. 64–65. COMAU Poland Sp. z o.o. Nr 3, s. 24–26; Nr 9, s. 62–63. Conrad Electronic Polska Nr 7–8, s. 31, insert; Nr 9, s. 83.

134

CZAH-POMIAR Sp. z o.o. Nr 2, s. 3 i 54; Nr 12, s. 40–41. Danfoss Poland Sp. z o.o. Nr 2, s. 50–51; Nr 3, s. 48–49, IV okł.; Nr 5, I okł., s. 28–29 i 60; Nr 9, s. 52–54 i IV okł. Deutsche Messe AG Nr 3, s. 11. easyFairs Poland Sp. z o.o. Nr 3, s. 15; Nr 6, s. 15. Eaton Electric Sp. z o.o. Nr 5, s. 62–65; Nr 11, II okł., s. 70–71. Eldar PPUH Nr 2, s. 11; Nr 3, s. 9; Nr 4, s. 7; Nr 5, s. 7; Nr 6, s. 9; Nr 7–8, s. 7; Nr 9, s. 7; Nr 10, s. 15; Nr 11, s. 13 i 68–69; Nr 12, s. 12. Elesa+Ganter Polska Sp. z o.o. Nr 4, s. 8 i IV okł.; Nr 5, s. 6; Nr 6, s. 6; Nr 7–8, s. 7; Nr 9, s. 3 i 7; Nr 10, s. 15 i 102; Nr 11, s. 12 i 13; Nr 12, s, 12. Elmark Automatyka Sp. z o.o. Nr 1, s. 7, 9, 30–31; Nr 2, s. 11, 13, 55; Nr 3, s. 11 i 68–69; Nr 4, s. 6, 7 i 27; Nr 5, s. 7 i 46–47; Nr 6, s. 8 i 81; Nr 7–8, s. 38, 39 i 66; Nr 9, s. 10 i 75; Nr 10, s. 1, 15, 38–40; Nr 11, s. 12, 15 i 75; Nr 12, s. 13, 38–39 i 66. Energoelektronika – wortal branżowy Nr 1, s. 19; Nr 2, s. 15; Nr 3, s. 102; Nr 5, s. 31; Nr 6, s. 35. Expo Silesia Sp. z o.o. Nr 3, s. 39; Nr 9, s. 85.

GBI Partners Sp. z o.o. Nr 6, s. 19; Nr 9, s. 89. Nr 10, s. 87; Nr 11, s. 43. Guenther Polska Sp. z o.o. Nr 1, s. 33; Nr 2, s. 53; Nr 3, s. 72–73; Nr 4, s. 61; Nr 5, s. 53; Nr 6, s. 63; Nr 7–8, s. 87; Nr 9, s. 87; Nr 10, s. 79; Nr 11, s. 11 i 59; Nr 12, s. 7 i 43. GURU Control System Nr 6, s. 32–33; Nr 10, s. 50–52. HARTING Polska Sp. z o.o. Nr 1, s. 9; Nr 2, s. 11; Nr 3, I okł., s. 9 i 64–65; Nr 4, s. 7; Nr 5, s. 6; Nr 6, s. 10; Nr 7–8, s. 6; Nr 9, I okł., s. 8 i 88–89; Nr 10, s. 14 i 44–45; Nr 11, s. 12; Nr 12, I okł., s. 13, 64 i 65. HF Inverter Polska s.c. Nr 7–8, s. 40–41 i 123. ifm Electronic Sp. z o.o. Nr 3, s. 35; Nr 7–8, s. 73; Nr 9, s. 15. igus Sp. z o.o. Nr 2, s. 16–17; Nr 3, s. 76–77, Nr 9, s. 68–69; Nr 11, s. 72–73. IMACO M. Kania sp.k. Nr 3, s. 10. INS-TOM Sp. z o.o. Nr 1, s. 15. Irtech Beata Kasprzycka Nr 3, s. 44–45; Nr 5, s. 26–27; Nr 9, s. 82; Nr 10, s. 78. JM elektronik Sp. z o.o. Nr 12, s. 63.

Farnell element14 Nr 5, IV okł.; Nr 6, I okł., s. 54–55; Nr 9, s. 84–85; Nr 10, s. 41; Nr 12, s. 39.

Jumo Sp. z o.o. Nr 7–8, s. 80–81; Nr 9, s. 38–39; Nr 10, s. 70–71; Nr 11, s. 9; Nr 12, s. 36–37.

Ferry Produits Nr 5, s. 47.

Kubler Sp. z o.o. Nr 3, s. 8; Nr 7–8, s. 6.

Festo Sp. z o.o. Nr 3, s. 78–79; Nr 4, I okł., s. 54–56; Nr 5, s. 44–45; Nr 7–8, s. 36–37; Nr 9, s. 59–61; Nr 11, I okł., s. 28–29.

KUKA Roboter CEE GmbH Sp. z o.o. Nr 3, s. 18–20 i 30–31; Nr 9, s. 42–44. Nr 11, s. 31.

Firma Inżynierska Tadeusz Wędzony Nr 3, s. 62.

LAB-EL Elektronika Laboratoryjna Sp.J. Nr 3, s. 86–87; Nr 5, s. 48–49; Nr 7–8, s. 68–69; Nr 10, s. 76–77; Nr 11, s. 60–61.

Peltron TPH Sp. z o.o. Nr 11, s. 13; Nr 12, s. 12.

Langas Group Nr 2, s. 19; Nr 6, s. 43; Nr 7–8, s. 65.

Pepperl+Fuchs Sp. z o.o. Nr 5, s. 66–67.

Sels Sp. z o.o. Nr 3, s. 46–47; Nr 5, s. 22–23.

Legrand Polska Sp. z o.o. Nr 3, s. 14.

PH Ibematic Nr 2, s. 32–34.

Limatherm Sensor Sp. z o.o. Nr 5, s. 59.

Phoenix Contact Sp. z o.o. Nr 1, s. 8.

SEMICON Sp. z o.o. Nr 3, s. 28–29; Nr 5, s. 33; Nr 7–8, s. 78–79; Nr 9, s. 91. Nr 10, s. 72; Nr 11, s. 15 i 30.

Lumel SA

Poltraf Sp. z o.o. Nr 3, s. 10; Nr 7–8, s. 82.

Nr 6, s. 34–35. manulift Sp. z o.o. Nr 3, s. 3, 22–23, 66–67. MERA ZB Sp. z o.o. Nr 4, s. 35. Międzynarodowe Targi Sp. z o.o. Nr 1, s. 9; Nr 2, s. 21. MM Conferences SA Nr 1, s. 12. MH Produkty Małgorzata Hutna Nr 9, s. 8. MVM Sp. z o.o. Nr 10, s. 17. Nord Napędy Sp. z o.o. Nr 7–8, I okł., s. 32–33. Nowimex s.c. Nr 1, s. 13. o2 Sp. z o.o. Nr 7–8, s. 44 i 86; Nr 10, s. 103; Nr 11, s. 36 i 49; Nr 12, s. 24. Omron Electronics Polska Sp. z o.o. Nr 4, s. 43. Oprogramowanie Naukowo-Techniczne Nr 11, s. 42–44 i IV okł. OptiNav Sp. z o.o. Nr 5, s. 6. OPTOSOFT Sp. z o.o. Nr 3, s. 70–71; Nr 10, s. 11. Orion Test Systems and Automation Polska Sp. z o.o. Nr 3, III okł.; Nr 5, III okł.; Nr 6, III okł.; Nr 9, s. 72–74 i III okł. PPH WObit E.K.J. Ober s.c. Nr 1, s. 27; Nr 2, s. 47; Nr 3, s. 27; Nr 4, s. 53; Nr 5, s. 51; Nr 6, s. 75; Nr 7–8, s. 30; Nr 9, s. 88; Nr 10, s. 13 i 73; Nr 11, s. 45 i 65; Nr 12, s. 9 i 25. Parameter AB Sp. z o.o. Nr 2, s. 52 i IV okł.; Nr 5, s. 24–25.

i 74–75; Nr 11, s. 25–27; Nr 12, s. 67 i IV okł.

Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP Nr 1, II okł, III okł., s. 161; II okł., s. 43, 56, 59 i 123, III okł.; Nr 3, s. 16–17 i 133; Nr 4, II okł., s. 28–29; Nr 6, s. 56–57; Nr 7–8, s. 84; Nr 9, s. 45; Nr 10, s. 53, 54–61 i 105; Nr 11, s. 52–58; Nr 12, s. 26–31, 42 i insert. Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP OBRUSN Nr 10, s. 62–64. RADWAG Wagi Elektroniczne Nr 3, II okł., s. 8; Nr 4, III okł.; Nr 5, II okł., s. 12–13; Nr 6, II okł., s. 60–62; Nr 7, II okł., s. 70–71; Nr 9, II okł.; Nr 10, s. 199; Nr 11, III okł.; Nr 12, III okł.

Sew-Euridrive Polska Sp. z o.o. Nr 7–8, s. 18–20 i 124; Nr 11, s. 46–48. SIEMENS Sp. z o.o. Nr 12, II okł., s. 55–59. Skamer-ACM Sp. z o.o. Nr 2, s. 57; Nr 5, s. 68–69. Świętokrzyskie Centrum Innowacji i Transferu Technologii Sp. z o.o. Nr 10, s. 99; Nr 11, s. 74 i 76; Nr 12, s. 68 i 69. Targi Kielce SA Nr 1, s. 3; Nr 6, s. 27; Nr 7–8, s. 79. Targi Lublin SA Nr 7–8, s. 89; Nr 9, s. 13; Nr 11, s. 44. Technokabel SA Nr 5, s. 70–71. Tekniska Polska Sp. z o.o. Nr 6, s. 76–77. Telmatik Nr 6, s. 8.

Relpol SA Nr 4, s. 62–63.

Termo-Precyzja sp.j. Nr 9, s. 11; Nr 10, s. 14.

Rittal Sp. z o.o. Nr 4, s. 36–37; Nr 9, s. 30–32.

Testo Sp. z o.o. Nr 9, s. 33–35.

RS Components Nr 6, s. 7 i 64–65; Nr 9, s. 9 i 66–67; Nr 10, s. 9 i 42–43; Nr 11, s. 7.

Transfer Multisort Elektronik Sp. z o.o. Nr 6, s. 9.

SABUR Sp. z o.o. Nr 3 po s. 134; Nr 6, s. 78–79; Nr 9, s. 48–49 i po 118; Nr 10, s. 46–47; Nr 12, s. 22–23.

TURCK Sp. z o.o. Nr 1, s. 26; Nr 2, I okł., s. 12, 36–37; Nr 5, s. 61; Nr 7–8, s. 6 i 83; Nr 10, s. 14, 49, 100, 101.

Sanyu Sobczak Sp.j. Nr 2, s. 12.

W2 Włodzimierz Wyrzykowski Nr 1, s. 20–21.

Schmersal-Polska Sp.j. Nr 1, I okł., s. 22–23; Nr 3, s. 80–81; Nr 5, s. 9; Nr 6, s. 10 i 73; Nr 9, s. 19; Nr 10, s. 96–98; Nr 11, s. 21.

wenglor sensoric Polska Sp. z o.o. Nr 3, s. 8.

Schunk Intec Sp. z o.o. Nr 3, s. 21; Nr 4, s. 57; Nr 5, s. 54–55; Nr 6, s. 58–59; Nr 7–8, s. 61 i 62–63; Nr 9, s. 36, 37 i 64–65; Nr 10, s. 2

Wika Polska Sp. z o.o. Nr 3, s. 74–75; Nr 5, s. 72–76; Nr 9, s. 40–41. Zeva Creator s.c. Nr 7–8, s. 34–35; Nr 11, s. 67. ZIAD Bielsko-Biała SA Nr 4, s. 97.

Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

135

Indeks firm zestawienie reklam i materiałów promocyjnych

136

Automatyka-Pomiary-Sterowanie SA

tel. 85 74 83 400, 85 74 83 403 www.aps.pl

AutomatykaOnLine

tel. 46 857 73 72 www.automatykaonline.pl

Balluff Sp. z o.o.

tel. 71 787 68 30 www.balluff.pl, www.leuze.pl

Biuro Rozwoju i Projektów Strategicznych PW

tel. 22 234 59 26 www.brps.pw.edu.pl/cept

PPUH Eldar

tel. 77 442 04 04 www.eldar.biz

Elmark Automatyka Sp. z o.o.

tel. 22 541 84 65 www.elmark.com.pl

Farnell element14

tel. 00 800 121 29 68 www.farnell.com/pl

HARTING Polska Sp. z o.o.

tel. 71 352 81 71 www.HARTING.pl

17, 48

KROHNE Polska Sp z o.o.

tel. 58 520 92 11 www.pl.krohne.com

KUKA Roboter CEE Sp. z o.o. Oddział w Polsce

tel. 32 730 32 14 www.kukarobotics.pl

34�35

MVM Sp. z o.o.

tel. 22 87 40 230

III okł.

PELTRON TPH Sp. z o.o

tel. 22 615 63 56 fax 22 615 70 78

Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP

tel. 22 874 00 00 www.piap.pl

36, 38, 44, III okł.

PPH WObit E.K.J. Ober s.c.

tel. 61 222 74 22 www.wobit.com.pl

11, 49

Radwag Wagi Elektroniczne

tel. 48 384 88 00 www.radwag.pl

IV okł.

15, 52�53

RS Components GmbH

tel. +49 (0) 610 540 18 03 www.rs-components.com

Schmersal-Polska Sp. j. E. Nowicka, M. Nowicki

tel. 22 816 85 78 www.schmersal.pl

I okł., 32�33

SCHUNK Intec Sp. z o.o.

tel. 22 726 25 00 www.schunk.com

II okł., 50�51

SIBA Polska sp. z o.o.

tel. 22 832 14 77 www.siba-bezpieczniki.pl

.steute Polska

tel. 22 843 08 20 www.steute.pl

62�63

Turck Sp. z o.o.

tel. 77 443 48 00 www.turck.pl

23, 37

REKLAMA

Wiedza w parze z Praktyką Wejdź na www.par.pl Pomiary Automatyka Robotyka nr 1/2014

137

REDAKCJA

PRENUMERATA miesięcznika „Pomiary Automatyka Robotyka” Rok 18 (2014) nr 1 (203) ISSN 1427-9126, Indeks 339512 Redakcja Al. Jerozolimskie 202, 02-486 Warszawa tel. 22 874 00 66, 22 874 02 02, 22 874 01 91 fax 22 874 02 02 e-mail: redakcja@par.pl www.par.pl Rada programowa dr inż. Mariusz Andrzejczak, Bumar Sp. z o.o. prof. dr hab. inż. Jan Awrejcewicz, Katedra Automatyki i Biomechaniki, Politechnika Łódzka dr inż. Janusz Berdowski, Polskie Centrum Badań i Certyfikacji SA prof. dr hab. inż. Tadeusz Glinka, Instytut Elektrotechniki i Informatyki, Politechnika Śląska dr inż. Stanisław Kaczanowski, prof. PIAP, Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP dr Aleksandra Kolano-Burian, Instytut Metali Nieżelaznych prof. dr hab. inż. Andrzej Masłowski, Instytut Automatyki i Robotyki, Politechnika Warszawska prof. dr inż. Tadeusz Missala, Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP prof. dr hab. inż. Zdzisław Mrugalski, Instytut Mikromechaniki i Fotoniki, Politechnika Warszawska prof. dr inż. Eugeniusz Ratajczyk, Instytut Metrologii i Inżynierii Biomedycznej, Politechnika Warszawska dr hab. inż. Waldemar Skomudek, prof. PO, Wydział Inżynierii Produkcji i Logistyki, Politechnika Opolska dr hab. inż. Roman Szewczyk, prof. PW, Instytut Metrologii i Inżynierii Biomedycznej, Politechnika Warszawska dr hab. inż. Andrzej Szosland, prof. PŁ, Katedra Pojazdów i Podstaw Budowy Maszyn, Politechnika Łódzka prof. dr hab. inż. Eugeniusz Świtoński, Wydział Mechaniczny Technologiczny, Politechnika Śląska prof. dr hab. inż. Krzysztof Tchoń, Instytut Informatyki, Automatyki i Robotyki, Politechnika Wrocławska doc. dr inż. Jan Tomasik, Instytut Metrologii i Inżynierii Biomedycznej, Politechnika Warszawska Redaktor naczelny dr inż. Jan Jabłkowski

Prenumeratę można zamówić pod następującymi adresami: Redakcja PAR Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP Al. Jerozolimskie 202, 02-486 Warszawa tel. 22 874 03 51 fax 22 874 02 02 na stronie www.par.pl/prenumerata Koszt prenumeraty STANDARD (dla firm, instytucji i osób fizycznych): yy roczna – 99,00 zł, yy dwuletnia – 176,00 zł. Koszt prenumeraty EDU (dla uczniów, studentów, nauczycieli i pracowników naukowych): yy roczna – 69,99 zł, yy dwuletnia – 120,00 zł. Prenumeratę pod ww. adresami rozpocząć można od dowolnego numeru, na dowolny okres. Koszt przesyłki pokrywa dostawca. Prenumeratę można także zamówić u następujących kolporterów: Zakład Kolportażu Wydawnictwa SIGMA-NOT ul. Ku Wiśle, 00-707 Warszawa tel. 22 840 30 86 lub 22 840 35 89 kolportaz@sigma-not.pl www.sigma-not.pl RUCH SA Oddział Krajowej Dystrybucji Prasy ul. Annopol 17a, 03-236 Warszawa

Zastępca redaktora naczelnego mgr Seweryn Ścibior, sscibior@par.pl

infolinia: 801 443 122

Sekretarz redakcji mgr Urszula Chojnacka

www.prenumerata.ruch.com.pl

Zespół redakcyjny dr inż. Jan Barczyk – robotyka dr inż. Jerzy Borzymiński prof. dr hab inż. Wojciech Grega – automatyka prof. dr hab. inż. Krzysztof Janiszowski dr inż. Małgorzata Kaliczyńska – redaktor merytoryczny/statystyczny mgr Anna Ładan – redaktor językowy prof. nzw. dr hab. inż. Mateusz Turkowski – metrologia mgr inż. Jolanta Górska-Szkaradek mgr inż. Elżbieta Walczak

KOLPORTER Spółka z o.o. S.K.A.

Marketing mgr inż. Jolanta Górska-Szkaradek, jgorska@par.pl Paulina Siódmak, psiodmak@par.pl

tel./fax 22 817 20 12

Skład i redakcja techniczna Ewa Markowska, emarkowska@par.pl EDIT Sp. z o.o.

Centralny Dział Prenumeraty ul. Bakaliowa 3, 05-080 Izabelin-Mościska infolinia: 801 404 044 prenumerata.warszawa@kolporter.com.pl GARMOND PRESS SA ul. Nakielska 3, 01-106 Warszawa prenumerata.warszawa@garmondpress.pl www.garmondpress.pl Ceny prenumeraty przyjmowanej przez kolporterów wynoszą: yy roczna – 99,00 zł,

Wydawca Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP Al. Jerozolimskie 202, 02-486 Warszawa Miesięcznik PAR jest indeksowany w bazach BAZTECH oraz INDEX COPERNICUS (2,93). Punktacja MNiSW za publikacje naukowe w miesięczniku PAR wynosi 4 pkt (poz. 1643). Wersją pierwotną (referencyjną) jest wersja papierowa. Redakcja nie ponosi odpowiedzialności za treść publikacji o charakterze reklamowym oraz zastrzega sobie prawo skracania i adiustacji tekstów. © Wszelkie prawa zastrzeżone

138

prenumerata@ruch.com.pl

yy I półrocze – 54,00 zł, II półrocze – 45,00 zł, yy I, II i IV kwartał – 27,00 zł, III kwartał – 18,00 zł. Uwaga: Garmond Press SA przyjmuje prenumeratę tylko na okres roczny lub półroczny. Wszystkie ceny są kwotami brutto.