Vizuālās sistēmas — kā tās darbojas un kā tās darbojas
Tā kā roboti nav dzīvi organismi kā cilvēki, tiem nav acu un smadzeņu, un, lai saņemtu vizuālo informāciju, tiem nepieciešamas īpašas tehniskas sensorās ierīces, ko sauc par vizuālajām sistēmām.
Vizuālās sistēmas ļauj roboti saņemt darba objektu un ainu attēlus, pārveidot, apstrādāt un interpretēt tos, izmantojot digitālo ierīču komplektu, lai pēc tam robota izpildmehānisms atbilstoši šiem datiem varētu adekvāti veikt darbu.
Salīdzinot ar ļoti jutīgām sistēmām, tieši redzes sistēmas spēj piegādāt robotam līdz pat 90% vizuālās informācijas, lai tas normāli funkcionētu. Tādējādi mašīnredzes ieviešanas problēma tiek atrisināta vairākos posmos: informācija tiek saņemta, apstrādāta, pēc tam segmentēta un aprakstīta, pēc tam atpazīta un interpretēta.
Sākotnējā digitālā attēla veidā sniegtā informācija tiek iepriekš apstrādāta, no tās tiek noņemts troksnis, tiek uzlabota atsevišķu ainas vai objekta elementu attēla kvalitāte.Pēc tam informācija tiek segmentēta — aina tiek nosacīti sadalīta daļās, kas tiek atpazītas kā atsevišķi elementi, no kurām katru var atpazīt, un pēc tam tiek izcelti interesējošie objekti.
Atlasītie objekti tiek pārbaudīti pēc raksturīgiem parametriem, kas aprakstīti ar informācijas masīviem, līdz ar to tālāk iespējams pēc parametriem atlasīt nepieciešamos objektus. Nepieciešamie objekti tiek atzīmēti un identificēti, izmantojot programmu. Visbeidzot, identificētie objekti tiek interpretēti un atzīmēti kā piederīgi vienai vai otrai atpazīstamu objektu grupai, pēc tam tiek konstatēti to vizuālie tēli.
Tehniskās redzes sistēmā attēla informācija ar optoelektronisko pārveidotāju un video sensoru palīdzību tiek pasniegta elektrisko signālu veidā. Tā būtībā ir primārā transformācija. Parasti attēlu nolasa, izmantojot optisko kameru, jutīgu elementu, skenēšanas ierīci, pēc kuras signāls tiek pastiprināts.
Šādi iegūtā informācija tiek apstrādāta hierarhiski. Pirmkārt, attēlu apstrādā video procesori. Šeit galvenais parametrs ir attēla kontūra, ko nosaka to veidojošo punktu kopas koordinātas. Turklāt dators, kas ir daļa no sistēmas, ģenerē vadības signālus robotam.
Video sensori tiek savienoti ar citām redzes sistēmas daļām, izmantojot īpašus kabeļus, piemēram, optiskos kabeļus, pa kuriem informācija tiek pārraidīta augstā frekvencē un ar minimāliem zaudējumiem.
Pašiem video sensoriem var būt punktveida, viendimensijas vai divdimensiju sensoru elementi.Punktu jutīgie elementi spēj uztvert redzamo starojumu no mazām objekta daļām, un, lai iegūtu pilnu rastra attēlu, ir nepieciešams skenēt pa plakni.
Viendimensijas sensori ir sarežģītāki, tie sastāv no punktu elementu līnijas, kas skenēšanas laikā pārvietojas attiecībā pret objektu. 2D elementi būtībā ir diskrētu punktu elementu matrica.
Optiskā sistēma uz jutīgā elementa projicē attēlu, sensora aptvertās darba zonas lielums tiek noteikts iepriekš. Optiskajai sistēmai ir regulējams diafragmas atvēruma objektīvs, lai pielāgotu ienākošās gaismas daudzumu un fokusa asumu, mainoties attālumam no objektīva līdz objektam.
Kā video sensori var darboties dažādas optoelektroniskās ierīces, sākot no cietvielu devējiem līdz televīzijas kamerām, kuru pamatā ir vidicon vakuuma lampa. Tehniskā redzējuma pamatā ir informācijas uztveršana un pirmapstrāde no šiem sensoriem, neizmantojot mākslīgo intelektu.
Tas ir sistēmas zemākais līmenis. Tālāk ir analīze, apraksts un atpazīšana - šeit tiek izmantoti moderni datori un sarežģīta algoritmiskā programmatūra - vidējais līmenis. Augstākais līmenis jau ir mākslīgais intelekts.
Praktiski industriālajos robotos plaši izplatītas ir pirmās paaudzes redzes sistēmas, kas nodrošina atbilstošu darba kvalitāti ar plakaniem attēliem un vienkāršām formām. Tos izmanto detaļu atpazīšanai, šķirošanai un novietošanai, detaļu izmēru pārbaudei, salīdzināšanai ar zīmējumu utt.
Tipiska redzes sistēmas ieviešana izskatās šādi. Robota darba zona, kurā atrodas detaļas, ir apgaismota ar lampām.Virs darba zonas atrodas novērošanas mobilās TV kamera, no kuras video informācija pa kabeli tiek padota uz tehniskās redzes sistēmas galveno bloku.
No galvenās ierīces informācija (apstrādātā veidā) tiek ievadīta robota vadības blokā. Ierīce veic detaļu šķirošanu, to sakārtotu iepakošanu konteineros stingrā saskaņā ar informāciju, kas saņemta no tehniskās redzes sistēmas programmatūras.
Inteliģentie un adaptīvie roboti, kas mūsdienās tiek aktīvi izstrādāti, balstoties uz otrās un trešās paaudzes sistēmām, spēj strādāt ar trīsdimensiju attēliem un sarežģītākiem objektiem, veicot precīzākus mērījumus un rūpīgāk un ātrāk atpazīstot objektus.
Zinātnisko un tehnisko pētījumu galvenais virziens mūsdienās ir redzes sistēmu un programmatūras un to algoritmiskā atbalsta pilnveidošana, īpašu datoru, kā arī principiāli jaunu redzes sistēmu izveide, jo robotikas izmantošana kļūst arvien pieprasītāka un tās joma. rūpnieciskā ieviešana pastāvīgi paplašinās. paplašinās.
Mūsdienās tiek izstrādātas modernākas jutīgas ierīces robotiem, kas spēj pārsūtīt robotam pēc iespējas vairāk ārējās informācijas. Šobrīd ir skaidrs, ka sarežģīti sensori principā spēj uztvert ainas un attēlus kopumā, kas nozīmē, ka nākotnē roboti varēs patstāvīgi veidot mērķtiecīgas darbības darba zonas telpā bez papildu ārējiem stimuliem.
Skatīt arī:Kas ir mašīnredze un kā tā var palīdzēt?