ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основные принципы и способы построения систем технического зрения из "Системы очувствления и адаптивные промышленные работы " Среди систем адаптации роботов наибольшей информативной емкостью обладают системы технического зрения, сообщающие роботу информацию о свойствах объекта и среды манипулирования посредством преобразования, анализа и обработки видеоинформации с помощью ЭВМ. [c.81] Видеодатчики СТЗ. Приемниками и первичными преобразователями видеоинформации в СТЗ служат как телевизионные камеры промышленного телевидения на основе вакуумных трубок типа видикон, так и различные твердотельные преобразователи, например, ПЗС-камеры (на основе приборов с зарядовой связью), а также ПЗС-линейки, фотоматричные преобразователи, диссекторы и т. п. [c.81] Телевизионные системы на базе вакуумных приборов работают в полном телевизионном формате и имеют до 10 бит информации в одном кадре. Такие системы имеют низкое быстродействие, что обусловлено последовательным способом передачи видеосигнала, и при использовании их в робототехнических устройствах обычно необходимы меры по снижению информативной емкости обрабатываемой видеоинформации. [c.81] Системы на основе ПЗС-камер характеризуются меньшими габаритными размерами по сравнению с другими видами СТЗ, большим быстродействием по сравнению с телевизионными камерами на видиконах, большим количеством элементов дискретизации по сравнению с фотоматричными СТЗ, однако обладают и недостатком — ограниченным динамическим диапазоном преобразования свет —сигнал. [c.81] Видеодатчик в СТЗ может быть закреплен на захвате робота, а может находиться в фиксированном положении. В измерительных роботах, как правило, видеодатчик расположен на захвате. [c.81] Распознающие и измерительные СТЗ находят применение на операциях контроля качества, классификации и сортировки как неподвижных, так и движущихся объектов. Они позволяют адаптивному роботу взять деталь с движущейся ленты конвейера, погрузить в тару или поместить ее на новое место для последующей технологической операции, или произвести сборку узла, окраску и т. п. [c.82] Измерительные системы, кроме определения геометрических параметров объекта (что выполняют и распознающие СТЗ), вычисляют расстояния до объектов, преобразуют координаты, определяют ориентацию и т. п. [c.82] Обзорно-информационные СТЗ служат для организации технологического процесса посредством анализа сцены, например, для обнаружения преград или необходимых предметов, свободных проходов для транспортных роботов, организации визуальной обратной связи, например, для слежения за швом при дуговой сварке, и т. н. [c.82] Операции по формированию, анализу и идентификации изображений осуществляются различными машинными процедурами. Изображение формируется в памяти ЭВМ в виде матриц отсчетов градаций яркости в рассматриваемом участке сцены (объекта). На этапе формирования изображение часто подвергается предварительной обработке (сглаживанию, повышению контрастности, фильтрации и т. п.) для улучшения качества. [c.82] На этапе анализа изображений составляются описания двумерных или трехмерных сцен (объектов). Для этого применяются разнообразные процедуры сегментации изображений, из которых наиболее информативными и часто применяемыми являются алгоритмы выделения контуров (например, на основе пространственного дифференцирования, сравнения градиентов с порогом, свертки и т. п.) и алгоритмы расширения областей. [c.82] Идентификация изображений состоит в объединении результатов анализа описаний или признаков с геометрическими данными объектов. Обычно символьное описание содержит сведения о типе, положении и ориентации объекта в поле зрения датчика, которые используются для сопоставления идентифицируемой сцены с ее символьными моделями (эталонами), хранящимися в памяти ЭВМ. Одной из центральных задач идентификации изображений является распознавание объекта по совокупности характерных признаков. [c.82] Перспективными в СТЗ для промышленных роботов являются различные самообучаюшиеся алгоритмы, которые определяют признаки идентификации на этапе обучения робота в процессе нескольких предъявлений объекта СТЗ. Иногда эталонами служат не отдельные признаки, а шаблоны изображения. Идентификация в этом случае осуществляется наложением изображения иа шаблон. Положение объекта определяется по координатам его бинарного силуэта. Ориентация может быть рассчитана по критериям, выбираемым пользователем, например, по направлению, соответствующему наибольшему радиусу, или по направлению на наибольшее отверстие. [c.83] Для СТЗ характерна тесная взаимозависимость аппаратной части системы и программного обеспечения. Выбор того или иного способа идентификации объектов может быть определяющим для схемного решения всей системы, и, наоборот, необходимость использования некоторого вида датчиков может однозначно задать алгоритмы преобразования исходной информации. [c.83] В некоторых случаях в качестве признаков для распознавания объектов в СТЗ используются не свойства и характеристики объектов, а специально нанесенные на них различные метки. Метками могут служить стилизованные надписи, штриховые липни или геометрические фигуры. Измеряемыми параметрами являются геометрические признаки, цветовой контраст, либо то и другое. Каждый символ стилизованной надписи представляется двоичным числом с разрядностью, соответствующей количеству сегментов тарифной сетки. [c.83] Штриховой код представляет собой систему параллельных прямых линий различной толщины и с различными расстояниями между ними. При сканировании и преобразовании в двоичную форму код несет информацию об условных знаках и цифрах. [c.83] Применение стилизованных надписей и кодов требует нанесения стартовых, центровочных и финишных меток для синхронизации процесса считывания и обработки информации об объектах, движущихся перед датчиком. [c.83] Для считывания штрихового кода могут быть использованы методы телевизионного (при большом допуске смещения положения штрихового кода), лазерного сканирования, а также прожекторный метод с применением цветных штриховых кодов. [c.83] Основные требования, предъявляемые к СТЗ. Выполнение функций в реальном масштабе времени, т. е. со скоростью течения технологического процесса без задержек и простоев, и, как следствие, сокращение обрабатываемой информации —главные, хотя и противоречивые требования к СТЗ. Сокращение обрабатываемой информации может быть осуществлено различными способами, а именно ее сжатием на входе аппаратными средствами, выбором простых признаков идентификации, разработкой быстродействующих алгоритмов с распараллеливанием вычислений и операций, применением многопроцессорных сетей, построением специализированных для обработки изображений многопроцессорных вычислителей. [c.84] Быстродействие СТЗ в зависимости от ее назначения и выбора способа аппаратно-программной реализации обработки видеоинформации может находиться в пределах от 10 до 10 с. Так, в СТЗ с параллельным видеопроцессором оно равно нескольким миллисекундам, а в СТЗ, решающей одну из сложных технологических задач — разбор деталей из бункера, оно составляет 10 с. Для большинства технологических операций требуемое быстродействие находится в пределах от нескольких десятков до нескольких сотен миллисекунд, т. е. менее 1 с. Сокращение объема обрабатываемой информации может быть достигнуто следующими способами заменой значения яркости в некоторой точке изображения функцией яркости в пределах окна из п элементов, центр которого совпадает с этой точкой уменьшением до двух числа уровней квантования видеосигнала в системах, осуществляющих выделение объектов в поле зрения и определение их геометрических характеристик использованием режима слежения за выделенным объектом применением режима целенаправленного управления процессом ввода изображения в зависимости от текущих результатов обработки и анализа переходом от кодирования сигналов от всех элементов изображения к кодированию длин отрезков или длин серий построчной развертки изображений и т. п. [c.84] Вернуться к основной статье