ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Управляющая система роботов я робототехиическнх комплексов из "Промышленные работы для миниатюрных изделий " Для решения задачи распознавания образов и управления процессом манипулирования объектами может быть использована симбиотическая система, в которой осуш,ествляегся обработка тактильной и визуальной информации. [c.95] Структурой симбиотической системы с обратной связью предусматривается подача выходного сигнала тактильного датчика 1 на вход зрительного устройства очувствления 2 через преобразователь тактильной информации 5 и смеситель 6 (рис. 3.18). Влияние тактильной информации на выходной сигнал зрительного устройства очувствления может быть сведено, например, к контролю над уровнем контрастности изображения или выбору способа сканирования. Результирующий сигнал обусловливает появление на экране дисплея 7 конкретного изображения. Одновременно сигналы с обоих датчиков поступают в управляющую вычислительную машину 3, которая выдает команды в устройство 4 запуска двигателя манипулятора или координатной системы [14, 15]. [c.95] Задача измерения размера объекта, например, в процессе сортировки или ориентации изделий может быть решена путем сравнения длительности видеоимпульса от контролируемого объекта с длительностью заданного импульса. В этом случае передний фронт видеоимпульса запускает триггер анализирующего устройства, который формирует импульс эталонной длительности 1 , подаваемый в проти-вофазе на схему сравнения (рис. 3.20, а). На входе этой схемы в зависимости от соотношения сравниваемых импульсов будут возникать импульсы различной полярности, характеризующие размер контролируемого объекта. Более точные результаты могут быть получены путем сравнения временного положения видеоимпульса от контролируемого объекта с временным положением этого же импульса, но прошедшего через линию задержки (рис. 3.20, б). Если время задержки сделать равным длительности искомого видеоимпульса, то при его возникновении через промежуток времени оба импульса будут существовать одновременно. При подаче этих импульсов на вход схемы совпадения на ее выходе в течение времени А г будет сигнал об обнаружении объекта с размером, превышающим заданный. [c.97] Следует отметить, что задержку видеосигнала на часть или целый период строчной развертки часто используют при построении различных устройств телевизионных анализаторов изображения, например для вычисления длины периметра объекта, для буферизации данных при записи кодированного изображения в запоминающее устройство вычислителя (или ЭВМ). Задержку видеосигнала можно реализовать средствами микроэлектронных цифровых устройств, используя в качестве элемента задержки регистр сдвига. Его применение дает возможность избежать некоторых недостатков, присущих устройствам с ультразвуковой линией задержки. Кроме того, применение регистра сдвига сводит к минимуму погрешность задержки видеосигнала, возникающую вследствие нестабильности периода строчной развертки. [c.97] Число разрядов регистра сдвига используемого в качестве элемента задержки, определяют по формуле N == Гп. х/7 т. н где Тп. X — минимально возможное время прямого хода строчной развертки Тг. и — период следования тактовых импульсов. Запись информации в регистр сдвига осуществляется с помощью тактовых импульсов, создающих квантованное поле. Емкость счетчика тактов равна числу разрядов регистра сдвига. При таком методе задержки в любой момент времени в сумматор (схему вычитания) поступает видеоинформация двух смежных строк из точек, равноудаленных от начала строк. Часто для уменьшения погрешностей измерения, обусловленных несовершенством оптического и телевизионного каналов (нелинейные искажения, неравномерность освещения и уровня фона и др.), применяют принцип центрального поля. В этом случае измерение проводится не по всему растру, а только в центральной части, размер которой определяется допустимыми погрешностями. Использование части растра позволяет сократить объем регистра сдвига. [c.98] В устройстве преобразования интервалов времени в эквивалентный цифровой код (схема измерения площадей) на один вход элемента И подаются измерительные импульсы от генератора тактовых импульсов ГТИ, на другой вход в процессе обработки видеосигнала ВС поступают импульсы от генератора сигнала изображения ГСИ, несущие информацию об исследуемом изображении. Третий вход служит для пространственной фильтрации объектов в поле телевизионного датчика, а также для ограничения интервала времени, предназначенного для выполнения измерений (рис. 3.22). Выход элемента И подключается к суммирующему счетчику Сч. Для выделения объекта (или фрагмента изображения) в поле зрения телевизионного датчика используется генератор стробирующего сигнала ГСС (электронного визира). [c.99] Стробирование изображения объектов может осуществляться рамкой прямоугольной формы. В этом случае схема содержит две идентичные группы счетчиков Сч1—Счб соответственно горизонтальных и вертикальных координат (рис. 3.23).В каждой группе имеется по одному счетчику текущих значений координат Сч2, Счб и по два счетчика фиксации координат объекта на растре Сч1, СчЗ, Сч4, Счб. Интервалы отсчета координат вдоль строк растра (координаты х) определяются частотой генератора Г, а начало отсчета задается строчными синхронизирующими импульсами ССИ. Вертикальные координаты у определяются по номеру текущей строки, отсчитываемому от начала кадрового синхронизирующего импульса КСИ. [c.99] Если выделенные точки (например, точки с экстремальными координатами) не удовлетворяют приведенным уравнениям, то их отбрасывают и выбирают новые. [c.102] Знак модуля угла ф введен вследствие того, что возможно второе положение объекта, при котором получаются те же размеры проекций, но угол имеет противоположный знак. Очевидно, что данный метод определения угла ориентации объекта можно применять лишь в тех случаях, когда знак угла известен заранее или его можно определить с помощью каких-либо дополнительных устройств. Основным достоинством рассмотренного метода является его простота. [c.102] Для визуального контроля за процессом формирования стробирующего импульса последний подается на сместитель видеосигнала. В процессе преобразования на экране телевизионного индикатора наблюдается белая вертикальная полоса в пределах электронного визира, смещающаяся слева направо. Как только будет сформирован стробирующий импульс с координатами Хг+тп Уе+п, блок управления останавливает работу устройства. Преимуществом описанного метода ввода телевизионного изображения в ЭВМ является возможность использования программного канала обмена с ЭВМ. Однако низкая скорость ввода не позволяет осуществлять распознавание в реальном масштабе времени, что затрудняет использование подобных устройств в промышленных установках. При бинарном квантовании видеосигнала скорость ввода изображения в память ЭВМ можно существенно увеличить за счет одновременного считывания кодов группы выборок строки, предварительно накопленных в буферном запоминающем регистре. Количество одновременно считываемых выборок определяется разрядностью слова ЭВМ (например, длина слова может составлять 12 или 16 разрядов). Таким образом, в течение одного полукадра в ЭВМ будет считан фрагмент изображения, имеющий форму вертикальной полосы шириной в 12 или 16 элементов разложения. [c.104] Важнейшей задачей при создании систем преобразования видеосигнала является построение оптимальной схемы управления формированием и обработкой видеосигнала. Известно, что от формы тактовых импульсов, степени их перекрытия, крутизны фронтов зависит эффективность переноса. На выход формирователя видеосигнала проникают импульсные наводки (например, от транзистора сброса), и от степени их подавления зависит качество телевизионного изображения [28]. Телекамера на среднеформатной матрице ПЗС, содержащей 288x232 элемента разложения, включает два тактовых генератора, состоящих из синхрогенераторов и формирователей фазных напряжений, а также усилитель-формирователь видеосигнала (рис. 3.28). Один тактовый генератор, работающий на частоте 280 кГц, предназначен д.яя управления секциями накопления СИ и памяти СП, а другой высокочастотный (до 14 МГц) — для управления выходным регистром ВРг. Камера работает на телевизионное воспроизводящее устройство без чересстрочной развертки. Растры обоих полей идентичны и имеют по 288 строк на прямом ходе кадровой развертки и по 24 строки на обратном. В этом случае снижаются требования к качеству кадровой синхронизации, а отличие кадровой или строчной частоты от стандартных составляет не более 0,2 %. Для передачи изображения в первом поле используются нечетные строки, а четные гасятся, во втором поле — наоборот. Во время обратного хода кадровой развертки осуществляется 144 переноса заряда из секции накопления в секцию памяти. Информация из секции памяти выводится с интервалом в две строки во время обратного хода строчной развертки. При этом частота всех переносов в этих двух секциях одинакова и составляет примерно 94 кГц. [c.106] Формирователи фазных напряжений выполнены по схеме кольцевого распределителя импульсов на О-триггерах и допускают начальную установку в три состояния 100, 010 и ПО. Первое состояние необходимо для накопления заряда в одном поле, второе — для накопления заряда в другом поле, третье — для хранения заряда в секции памяти или гамма-коррекции в секции накопления. Перекрытие между импульсами разных фаз обеспечивается собственными задержками интегральных схем. [c.107] Описанные выше методы связаны лишь с некоторыми вопросами преобразования и обработки видеоинформации. При решении практических задач распознавания возникает необходимость применения дополнительных мер для повышения достоверности преобразования светового поля изображения в электрический сигнал. К ним относятся рациональный выбор освещения применение светофильтров и амплитудных корректоров ограничение анализируемой области изображения в пределах линейного участка растра телевизионного датчика. При соблюдении этих условий указанные методы позволяют минимизировать аппаратные и программные средства. Кроме того, использование алгоритмов, не требующих сложных и трудоемких вычислений, позволяет создавать распознающие устройства с повышенным быстродействием. Последнее обстоятельство является определяющим требованием при разработке систем распознавания технологических автоматов-роботов для сборки и кассетирования элементов в производстве с ритмом 1,0—1,5 с и менее. С применением рассмотренных схемных решений и алгоритмов созданы устройства автоматического распознавания положения объектов по топологии, меткам и геометрическим микроключам. Пространственная ориентация ряда объектов может быть определена по выделенным характерным элементам топологии, для чего необходим анализ всего поля изображения объекта. Для решения этой задачи целесообразно применение микропроцессора. При определении объектов по расположению геометрического ключа видеосигнал, соответствующий изображению ключа, отличается от видеосигналов, соответствующих другим элементам объекта, и поэтому он может быть выделен с помощью несложного анализирующего устройства. [c.108] Вернуться к основной статье