Sisteme vizuale – cum funcționează și cum funcționează
Deoarece roboții nu sunt organisme vii precum oamenii, ei nu au ochi și creier și, pentru a primi informații vizuale, au nevoie de dispozitive senzoriale tehnice speciale numite sisteme vizuale.
Sistemele vizuale permit roboți primește imagini ale obiectelor și scenelor de lucru, le transformă, le prelucrează și le interpretează folosind un set de dispozitive digitale, astfel încât actuatorul robotului să poată apoi, în conformitate cu aceste date, să execute în mod adecvat munca.
În comparație cu sistemele foarte sensibile, sistemele de viziune sunt capabile să furnizeze până la 90% informații vizuale unui robot pentru ca acesta să funcționeze normal. Astfel, problema implementării viziunii artificiale este rezolvată în mai multe etape: informația este primită, procesată, apoi segmentată și descrisă, apoi recunoscută și interpretată.
Informațiile originale furnizate sub forma unei imagini digitale sunt preprocesate, zgomotul este eliminat din ea, calitatea imaginii elementelor individuale ale unei scene sau obiect este îmbunătățită.Informația este apoi segmentată - scena este împărțită condiționat în părți care sunt recunoscute ca elemente separate, fiecare dintre acestea putând fi recunoscută, iar apoi obiectele de interes sunt evidențiate.
Obiectele selectate sunt examinate prin parametri caracteristici, care sunt descriși cu rețele de informații, astfel încât în continuare este posibilă selectarea obiectelor necesare după parametri. Obiectele necesare sunt marcate și identificate cu ajutorul programului. În final, obiectele identificate sunt interpretate și marcate ca aparținând unuia sau altuia grup de obiecte recognoscibile, după care se stabilesc imaginile lor vizuale.
În sistemul de viziune tehnică, informațiile de imagine, cu ajutorul convertoarelor optoelectronice și a senzorilor video, sunt prezentate sub formă de semnale electrice. Aceasta este în esență o transformare primară. De obicei, imaginea este citită folosind o cameră optică, un element sensibil, un dispozitiv de scanare, după care semnalul este amplificat.
Informațiile astfel obținute sunt prelucrate ierarhic. În primul rând, imaginea este procesată de procesoare video. Aici, parametrul cheie este conturul imaginii, care este stabilit de coordonatele setului de puncte care o alcătuiesc. În plus, computerul care face parte din sistem generează semnale de control pentru robot.
Senzorii video sunt conectați la alte părți ale sistemului de viziune folosind cabluri speciale, cum ar fi cabluri optice, prin care informațiile sunt transmise la o frecvență înaltă și cu pierderi minime.
Senzorii video înșiși pot avea elemente de detectare punctuale, unidimensionale sau bidimensionale.Elementele sensibile la puncte sunt capabile să primească radiații vizibile din părți mici ale obiectului și, pentru a obține o imagine raster completă, este necesar să se scaneze de-a lungul planului.
Senzorii unidimensionali sunt mai complecși, constând dintr-o linie de elemente punctuale care se mișcă în raport cu obiectul în timpul scanării. Elementele 2D sunt în esență o matrice de elemente punctiforme discrete.
Sistemul optic proiectează o imagine pe elementul sensibil, mărimea zonei de lucru acoperită de senzor fiind determinată în prealabil. Sistemul optic are o lentilă cu deschidere reglabilă pentru a regla cantitatea de lumină care intră și claritatea focalizării pe măsură ce distanța de la obiectiv la subiect se schimbă.
O varietate de dispozitive optoelectronice pot acționa ca senzori video, de la traductoare cu stare solidă până la camere de televiziune cu tub vidat vidicon. Baza viziunii tehnice este percepția și preprocesarea informațiilor de la acești senzori, fără a fi nevoie să se recurgă la inteligența artificială.
Acesta este cel mai jos nivel al sistemului. Urmează analiza, descrierea și recunoașterea - aici se folosesc computere moderne și software algoritmic complex - nivelul mediu. Cel mai înalt nivel este deja inteligența artificială.
Practic la roboții industriali Sistemele de viziune de prima generație sunt răspândite, oferind o calitate adecvată a muncii cu imagini plate și obiecte cu forme simple. Acestea sunt folosite pentru a recunoaște, sorta și plasa piese, verifica dimensiunile pieselor, le compara cu un desen etc.
O implementare tipică a unui sistem de viziune arată astfel. Zona de lucru a robotului, unde se află piesele, este iluminată cu lămpi.Deasupra zonei de lucru se află o cameră TV mobilă de observație, de la care informațiile video sunt transmise prin cablu către unitatea principală a sistemului tehnic de viziune.
Din unitatea principală, informațiile (în formă procesată) sunt transmise unității de control al robotului. Aparatul realizează sortarea pieselor, ambalarea lor ordonată în containere în strictă conformitate cu informațiile primite din software-ul sistemului de viziune tehnică.
Roboții inteligenți și adaptabili care sunt dezvoltați în mod activ astăzi, bazați pe sisteme de generația a doua și a treia, sunt capabili să lucreze cu imagini tridimensionale și obiecte mai complexe, făcând măsurători mai precise și recunoscând obiectele cu mai multă atenție și mai rapiditate.
Principala direcție a cercetării științifice și tehnice de astăzi este îmbunătățirea sistemelor de viziune și a software-ului și a suportului algoritmic al acestora, crearea de calculatoare speciale, precum și a sistemelor de viziune fundamental noi, deoarece utilizarea roboticii este din ce în ce mai solicitată și domeniul său. implementarea industrială este în continuă expansiune.se extinde.
Astăzi, sunt dezvoltate dispozitive sensibile mai avansate pentru roboți, capabile să transmită cât mai multe informații externe către robot. Acum este clar că senzorii complecși pot percepe, în principiu, scene și imagini ca un întreg, ceea ce înseamnă că, în viitor, roboții vor putea să formeze independent acțiuni intenționate în spațiul zonei de lucru fără stimuli externi suplimentari.