จุดเริ่มอุตสาหกรรมหุ่นยนต์ไทย ตอนที่ สอง

จุดเริ่มอุตสาหกรรมหุ่นยนต์ไทย ตอนที่ 2

สำหรับบุคลากรในอุตสาหกรรมที่สนใจเข้าร่วมรับการฝึกอบรมเทคโนโลยีหุ่นยนต์ (ฟรี) โปรดติดต่อ ศูนย์อิเลกทรอนิคส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ สมาคมวิชาการไทย และสถาบันวิทยาการหุ่นยนต์ภาคสนาม มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้า ธนบุรี โมดูลเพิ่มเติมจากสัปดาห์ที่แล้วมีดังต่อไปนี้ครับ การแยกแยะชิ้นงานด้วยเทคนิคการประมวลผลภาพโดยใช้สีและรูปทรง
โมดุลประกอบไปด้วยการเรียนการสอนการใช้เทคนิคการประมวลผลภาพ เช่น การแยกแยะด้วยสี การแยกแยะด้วยรูปทรงของวัตถุโดยใช้เส้นขอบ เพื่อประโยชน์เชิงอุตสาหกรรมในการแยกแยะวัตถุหรือชิ้นงานในสายการผลิต ทั้งนี้การสอนในโมดุลจะครอบคลุม การวางระบบ การติดตั้งกล้อง และคอมพิวเตอร์ประมวลผล การลงซอฟท์แวร์ที่มากับระบบ ซึ่งจะถูกพัฒนาขึ้น ความเข้าใจเชิงลึก เพื่อการพัฒนาต่อยอดในการใช้ สำหรับผู้ใช้ขั้นสูง ซอฟท์แวร์และคู่มือการทำงานจะถูกพัฒนาขึ้นเพื่อใช้ในการเรียนการสอน และสามารถนำไปใช้ได้จริงต่อไป การพัฒนาระบบ Vision System ด้วยกล้องราคาถูก
เป็นชุดกล้องและไลบรารีสำหรับการพัฒนาระบบ Vision System โดยใช้ภาษา C++ โดยตัวไลบรารีสามารถใช้งานง่าย ไม่ซับซ้อน ซึ่งใช้องค์ความรู้ด้านการ ประมวลผลและวิเคราะห์ผลจากภาพ (image processing) และจะมีตัวอย่างการนำไลบรารีไปใช้ในการวิเคราะห์ภาพจากกล้อง เป็นต้น

ชุดวัดความเร่งและความเร็วเชิงมุมในการเคลื่อนที่
ในชุดจะประกอบด้วยเซนเซอร์วัดความเร่ง 3 แกน เซนเซอร์วัดความเร็วเชิงมุม 3 แกน และไมโครคอนโทรลเลอร์สำหรับอ่านค่าจากเซนเซอร์มาประมวลผล แล้วส่งค่าความเร่งและความเร็วเชิงมุมในการเคลื่อนที่ของทั้ง 3 แกนออกมาโดยใช้การสื่อสารทาง RS232 การประมวลผลภายในไมโครคอนโทรลเลอร์จะมีการกรองสัญญาณและการชดเชยค่าผิดพลาดจากการเลื่อนของค่าศูนย์ (drift) ของเซนเซอร์แบบพื้นฐานเพื่อให้ได้ค่าที่แม่นยำมากขึ้น

โมดูลเซ็นเซอร์พื้นฐานสำหรับระบบอัตโนมัติ
1 โมดูลวัดอุณหภูมิแบบเทอร์โมคับเปิล เป็นโมดูลที่ใช้สำหรับวัดค่าอุณหภูมิด้วยเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิแบบเทอมร์โมคับเปิลชนิด K ซึ่งเป็นที่นิยมในงานอุตสาหกรรม ภายในโมดูลมีวงจรแปลงสัญญาณที่วัดได้จากเทอร์โมคับเปิลเป็นกระแส 4 ถึง 20 มิลลิแอมป์และแรงดัน 1 ถึง 5 โวลท์ (0 ถึง 10 โวลท์ สำหรับบางโมดูล เนื่องจากมาตรฐานของสัญญาณแรงดันในงานอุตสาหกรรมมี 2 ระดับ)
2 โมดูลวัดระยะทางแบบเอ็นโค้ดเดอร์ เซ็นเซอร์แบบเอ็นโค้ดเดอร์เป็นเซ็นเซอร์พื้นฐานที่นิยมใช้ในการวัดตำแหน่งและระยะทางของเครื่องจักรหรือแขนกลในงานอุตสาหกรรม สำหรับโมดูลนี้ออกแบบในลักษณะของแท่น X-Y ซึ่งติดเซ็นเซอร์เอ็นโค้ดเดอร์จำนวน 2 ตัว
3 โมดูลตรวจจับวัตถุแบบไม่สัมผัส เป็นโมดูลตรวจจับด้วยเซ็นเซอร์แบบเหนี่ยวนำ
4 โมดูลแสดงผลอเนกประสงค์แบบดิจิตอล เป็นอุปกรณ์ที่แสดงผลสำหรับการวัดค่าสำหรับโมดูลพื้นฐานทั้ง 3 โมดูล โดยเลือกใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ที่มีคุณสมบัติเหมาะสม ราคาไม่แพง สามารถรับสัญญาณจากโมดูลทั้ง 3 ได้ พร้อมภาคแสดงผลที่แบบตัวเลข 7 เซ็กเมนต์ จอแสดงภาพแบบผลึกเหลวและหลอดไฟ LED มีพอร์ตสำหรับการเชื่อมต่อกับระบบคอมพิวเตอร์ผ่านระบบสื่อแบบ RS232 ด้วยโปรโตคอลพื้นฐานที่ใช้ในอุตสาหกรรมเช่น MODBUS เป็นต้น

การเรียนรู้และประยุกต์ใช้เซนเซอร์ในงานอุตสาหกรรมประเภทต่างๆ
ในโมดูลนี้จะประกอบไปด้วย 6 โมดูลย่อย ซึ่งในแต่ละโมดูลย่อยจะเน้นการเรียนรู้เซนเซอร์ทางอุตสาหกรรม ประเภทต่างๆ และ ตัวอย่างการนำไปประยุกต์ใช้งานเชิงอุตสาหกรรม
1) เซนเซอร์แสง (Photoelectric sensors) จะเรียนรู้ชนิดและหลักการทำงานของเซนเซอร์แสงแต่ละชนิด เช่น เซนเซอร์แสงแบบมีตัวส่งและรับ เซนเซอร์แสงแบบสะท้อนกลับ และ เซนเซอร์แสงแบบกระจายครอบคลุมพื้นที่
2) เซนเซอร์แบบพร็อกซิมิตี้ (Proximity sensors) จะเรียนรู้ชนิดและหลักการทำงานของเซนเซอร์พร็อกซิมิตี้แต่ละชนิด เช่น เซนเซอร์พร็อกซิมิตี้ชนิดเหนี่ยวนำ เซนเซอร์พร็อกซิมิตี้ชนิดเก็บประจุ และ เซนเซอร์พร็อกซิมิตี้ชนิดอัลตราโซนิก
3) เซนเซอร์แบบเลเซอร์เพื่อวัดระยะทาง (Laser Displacement sensors) จะเรียนรู้ชนิดและหลักการทำงานของเซนเซอร์เลเซอร์แต่ละชนิด เช่น เซนเซอร์เลเซอร์แบบสะท้อนกลับ และ เซนเซอร์เลเซอร์แบบสร้างโพลไพร์ของวัตถุ
4) เซนเซอร์วัดแรง (Force sensor) จะเรียนรู้ชนิดและหลักการทำงานของเซนเซอร์วัดแรงแต่ละชนิด เช่น เซนเซอร์แบบ strain gauge และ เซนเซอร์แบบ piezoelectric
5) เซนเซอร์วัดรอบการหมุน (Rotary Encoder) จะเรียนรู้ชนิดและหลักการทำงานของเซนเซอร์วัดรอบการหมุนแต่ละชนิด เช่น เซนเซอร์แบบ absolute และ เซนเซอร์แบบ incremental
6) เซนเซอร์วัดความเร่งและอัตราการเปลี่ยนแปลงเชิงมุม (Accelerometer and Gyroscope) จะเรียนรู้ชนิด และหลักการทำงานของเซนเซอร์วัดความเร่งและทิศทางการเคลื่อนที่แต่ละชนิด เช่น เซนเซอร์แบบ accelerometer และ เซนเซอร์แบบ gyroscope

Motion Control
ชุดทดลองนี้สามารถทำให้การเรียนรู้หุ่นยนต์เป็นการเรียนรู้แบบบูรณาการ ซึ่งรวมถึงการเรียนรู้ทางด้าน อิเล็กทรอนิกส์, อุปกรณ์ตรวจจับ, ชุดขับและมอเตอร์แบบต่างๆ, การส่งกำลัง, การเขียนโปรแกรมควบคุม รวมถึงแนวคิดเชิงปัญญาประดิษฐ์ในการให้หุ่นยนต์สามารถแก้ปัญหาที่มีความซับซ้อนสูงขึ้นได้ จากการรวมองค์ความรู้หลายอย่างมาประกอบกันสามารถส่งให้เกิดผลดีในการส่งเสริมการเรียนรู้ทางด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเป็นอย่างมาก และสามารถสนับสนุนให้เกิดการพัฒนาและการประยุกต์ใช้งานจริงในอุตสาหกรรมระบบอัตโนมัติได้เป็นอย่างดีในส่วนของ Hardware นั้นชุดทดลองจะมีส่วนประกอบหลักๆดังนี้
– ชุดขับเคลื่อน: DC motor และ Motor Drive
– ชุดวัดสัญญาณ: Encoder
– ชุดควบคุม: MCU Board
โดยที่อุปกรณ์หลักต่างๆนั้นติดตั้งอยู่บนรถขนาดเล็กที่ขับเคลื่อนด้วย DC motor และ Motor Drive ดังกล่าว
ในส่วนของ Software นั้นจะมีโปรแกรม GUI สำหรับเครื่อง PC ที่ทำหน้าที่สื่อสารระหว่างผู้ใช้และชุดทดลอง เพื่อให้ผู้ใช้
– ควบคุมการทำงานของกระบวนการ
– ปรับค่าพารามิเตอร์ของระบบ
– บันทึกและแสดงผลที่ได้จากการทดลอง
นอกจากนี้จะมี source code ของโปรแกรมควบคุมและตัวควบคุมเช่น PID เพื่อให้ผู้ใช้สามารถนำไปประยุกต์ใช้งานได้

ท่านผู้อ่านสามารถส่งข้อคิดเห็น/เสนอแนะมาที่ผู้เขียนที่ djitt@fibo.kmutt.ac.th

——————————————————————————————