Vizuálne systémy – ako fungujú a ako fungujú

Keďže roboty nie sú živé organizmy ako ľudia, nemajú oči a mozog a na prijímanie vizuálnych informácií potrebujú špeciálne technické zmyslové zariadenia nazývané vizuálne systémy.

Vizuálne systémy umožňujú roboty prijímať obrazy pracovných predmetov a scén, transformovať, spracovávať a interpretovať ich pomocou sady digitálnych zariadení, aby potom aktuátor robota mohol v súlade s týmito údajmi adekvátne vykonávať prácu.

V porovnaní s veľmi citlivými systémami sú to systémy videnia, ktoré sú schopné doručiť až 90 % vizuálnych informácií robotovi, aby mohol normálne fungovať. Problém implementácie strojového videnia sa teda rieši v niekoľkých krokoch: informácie sa prijímajú, spracúvajú, potom sa segmentujú a opisujú, potom sa rozpoznávajú a interpretujú.

Pôvodná informácia poskytovaná vo forme digitálneho obrazu je predspracovaná, odstraňuje sa z nej šum, zlepšuje sa kvalita obrazu jednotlivých prvkov scény alebo objektu.Informácie sú potom segmentované – scéna je podmienečne rozdelená na časti, ktoré sú rozpoznané ako samostatné prvky, z ktorých každý môže byť rozpoznaný, a potom sú zvýraznené objekty záujmu.

Vybrané objekty sa skúmajú pomocou charakteristických parametrov, ktoré sú popísané poliami informácií, takže ďalej je možné vybrať potrebné objekty podľa parametrov. Požadované objekty sú označené a identifikované pomocou programu. Nakoniec sú identifikované objekty interpretované a označené ako patriace do jednej alebo druhej skupiny rozpoznateľných objektov, po čom sú stanovené ich vizuálne obrazy.

V systéme technického videnia sú obrazové informácie s pomocou optoelektronických prevodníkov a video senzorov prezentované vo forme elektrických signálov. Toto je v podstate primárna transformácia. Zvyčajne sa obraz číta pomocou optickej kamery, citlivého prvku, skenovacieho zariadenia, po ktorom sa signál zosilní.

Takto získané informácie sú spracované hierarchicky. Po prvé, obraz je spracovaný video procesormi. Tu je kľúčovým parametrom obrys obrázku, ktorý je daný súradnicami množiny bodov, ktoré ho tvoria. Počítač, ktorý je súčasťou systému, navyše generuje riadiace signály pre robota.

Videosnímače sú prepojené s ostatnými časťami systému videnia pomocou špeciálnych káblov, ako sú optické káble, cez ktoré sú informácie prenášané vysokou frekvenciou a s minimálnymi stratami.

Samotné video senzory môžu mať bodové, jednorozmerné alebo dvojrozmerné snímacie prvky.Bodovo citlivé prvky sú schopné prijímať viditeľné žiarenie z malých častí objektu a na získanie plného rastrového obrazu je potrebné skenovať pozdĺž roviny.

Jednorozmerné snímače sú zložitejšie, pozostávajú z radu bodových prvkov, ktoré sa pri skenovaní pohybujú vzhľadom k objektu. 2D prvky sú v podstate maticou diskrétnych bodových prvkov.

Optický systém premieta obraz na citlivý prvok, pričom veľkosť pracovnej plochy pokrytej snímačom je vopred určená. Optický systém má šošovku s nastaviteľnou clonou na úpravu množstva prichádzajúceho svetla a ostrosti zaostrenia pri zmene vzdialenosti od objektívu k objektu.

Rôzne optoelektronické zariadenia môžu fungovať ako video senzory, od polovodičových prevodníkov až po televízne kamery na báze vidikonových vákuových trubíc. Základom technického videnia je vnímanie a predspracovanie informácií z týchto senzorov, bez nutnosti uchyľovať sa k umelej inteligencii.

Toto je najnižšia úroveň systému. Ďalej je to analýza, popis a rozpoznávanie - tu sa používajú moderné počítače a komplexný algoritmický softvér - stredná úroveň. Najvyšším stupňom je už umelá inteligencia.

Prakticky v priemyselných robotoch rozšírené sú systémy videnia prvej generácie, ktoré poskytujú primeranú kvalitu práce s plochými obrazmi a predmetmi s jednoduchými tvarmi. Slúžia na rozpoznávanie, triedenie a umiestňovanie dielov, kontrolu rozmerov dielov, porovnávanie s výkresom atď.

Typická implementácia systému videnia vyzerá takto. Pracovná plocha robota, kde sú diely umiestnené, je osvetlená lampami.Nad pracovným priestorom je umiestnená pozorovacia mobilná TV kamera, z ktorej sú obrazové informácie privádzané káblom do hlavnej jednotky systému technického videnia.

Z hlavnej jednotky sa informácie (v spracovanej forme) privádzajú do riadiacej jednotky robota. Zariadenie vykonáva triedenie dielov, ich riadne balenie do kontajnerov v prísnom súlade s informáciami získanými zo softvéru systému technického videnia.

Inteligentné a adaptívne roboty, ktoré sa dnes aktívne vyvíjajú, založené na systémoch druhej a tretej generácie, sú schopné pracovať s trojrozmernými obrázkami a zložitejšími objektmi, robiť presnejšie merania a pozornejšie a rýchlejšie rozpoznávať objekty.

Hlavným smerom vedeckého a technického výskumu je dnes zdokonaľovanie systémov videnia a softvéru a ich algoritmická podpora, vytváranie špeciálnych počítačov, ako aj zásadne nových systémov videnia, pretože používanie robotiky je čoraz viac žiadané a jeho oblasť. priemyselná realizácia sa neustále rozširuje.expanduje.

Dnes sa vyvíjajú pokročilejšie citlivé zariadenia pre roboty, schopné preniesť do robota čo najviac externých informácií. Teraz je jasné, že zložité senzory dokážu v princípe vnímať scény a obrazy ako celok, čo znamená, že v budúcnosti budú roboty schopné samostatne vytvárať cieľavedomé akcie v priestore pracovného priestoru bez ďalších vonkajších podnetov.

Pozri tiež:Čo je strojové videnie a ako môže pomôcť?