Visuaaliset järjestelmät – miten ne toimivat ja miten ne toimivat

Koska robotit eivät ole eläviä organismeja kuten ihmiset, heillä ei ole silmiä ja aivoja, ja visuaalisen tiedon vastaanottamiseksi he tarvitsevat erityisiä teknisiä aistilaitteita, joita kutsutaan visuaalisiksi järjestelmiksi.

Visuaaliset järjestelmät sallivat robotit vastaanottaa kuvia työkohteista ja kohtauksista, muuntaa, käsitellä ja tulkita niitä digitaalisten laitteiden avulla niin, että robottitoimilaite voi sitten näiden tietojen mukaisesti suorittaa työn asianmukaisesti.

Verrattuna erittäin herkkiin järjestelmiin, näköjärjestelmät pystyvät toimittamaan jopa 90 % visuaalista tietoa robotille, jotta se toimisi normaalisti. Siten konenäön toteuttamisongelma ratkaistaan ​​useissa vaiheissa: informaatio vastaanotetaan, käsitellään, sitten segmentoidaan ja kuvataan, sitten tunnistetaan ja tulkitaan.

Digitaalisen kuvan muodossa annettu alkuperäinen tieto esikäsitellään, siitä poistetaan kohina, näkymän tai kohteen yksittäisten elementtien kuvanlaatua parannetaan.Sitten tiedot segmentoidaan - kohtaus jaetaan ehdollisesti osiin, jotka tunnistetaan erillisiksi elementeiksi, joista jokainen voidaan tunnistaa, ja sitten kiinnostavat kohteet korostetaan.

Valitut kohteet tutkitaan tunnusomaisilla parametreilla, jotka kuvataan informaatiomatriiseilla, joten edelleen on mahdollista valita tarvittavat objektit parametreilla. Tarvittavat kohteet merkitään ja tunnistetaan ohjelman avulla. Lopuksi tunnistetut kohteet tulkitaan ja merkitään kuuluviksi johonkin tunnistettavien esineiden ryhmään, minkä jälkeen niiden visuaaliset kuvat muodostetaan.

Teknisessä visiojärjestelmässä kuvainformaatio esitetään optoelektronisten muuntimien ja videoanturien avulla sähköisten signaalien muodossa. Tämä on pohjimmiltaan ensisijainen muutos. Yleensä kuva luetaan käyttämällä optista kameraa, herkkää elementtiä, skannauslaitetta, jonka jälkeen signaali vahvistetaan.

Näin saatu tieto käsitellään hierarkkisesti. Ensin kuva käsitellään videoprosessoreilla. Tässä avainparametri on kuvan ääriviivat, jotka määritetään sen muodostavien pisteiden joukon koordinaateista. Lisäksi järjestelmään kuuluva tietokone tuottaa ohjaussignaaleja robotille.

Videoanturit liitetään muihin näköjärjestelmän osiin erikoiskaapeleilla, kuten optisilla kaapeleilla, joiden kautta informaatio välitetään korkealla taajuudella ja minimaalisella häviöllä.

Itse videoantureissa voi olla piste-, yksi- tai kaksiulotteisia anturielementtejä.Pisteherkät elementit pystyvät vastaanottamaan näkyvää säteilyä kohteen pienistä osista, ja täyden rasterikuvan saamiseksi on skannattava tasoa pitkin.

Yksiulotteiset anturit ovat monimutkaisempia, ne koostuvat rivistä pisteelementtejä, jotka liikkuvat kohteen suhteen skannauksen aikana. 2D-elementit ovat olennaisesti diskreettien pisteelementtien matriisi.

Optinen järjestelmä heijastaa kuvan herkälle elementille, jonka anturin peittämän työalueen koko määritetään etukäteen. Optisessa järjestelmässä on säädettävä aukkolinssi, joka säätää tulevan valon määrää ja tarkennuksen terävyyttä, kun objektiivin ja kohteen välinen etäisyys muuttuu.

Erilaiset optoelektroniset laitteet voivat toimia videoantureina puolijohdeantureista vidicon-tyhjiöputkipohjaisiin televisiokameroihin. Teknisen näkemyksen perusta on näiden antureiden tiedon havaitseminen ja esikäsittely ilman tarvetta turvautua tekoälyyn.

Tämä on järjestelmän alin taso. Seuraavana on analysointi, kuvaus ja tunnistus - tässä käytetään nykyaikaisia ​​tietokoneita ja monimutkaisia ​​algoritmisia ohjelmistoja - keskitaso. Korkein taso on jo tekoäly.

Käytännössä teollisuusroboteissa Ensimmäisen sukupolven näköjärjestelmät ovat laajalle levinneitä, ja ne tarjoavat riittävän laadukkaan työn litteillä kuvilla ja muodoltaan yksinkertaisilla esineillä. Niillä tunnistetaan, lajitellaan ja sijoitetaan osia, tarkistetaan osien mitat, verrataan niitä piirustukseen jne.

Tyypillinen visiojärjestelmän toteutus näyttää tältä. Robotin työalue, jossa osat sijaitsevat, on valaistu lampuilla.Työalueen yläpuolella on havainnointimobiili-TV-kamera, josta videoinformaatio syötetään kaapelilla teknisen näköjärjestelmän pääyksikköön.

Pääyksiköstä tiedot (käsitellyssä muodossa) syötetään robotin ohjausyksikköön. Laite suorittaa osien lajittelun, niiden järjestäytyneen pakkaamisen säiliöihin tiukasti teknisen näköjärjestelmän ohjelmistolta saatujen tietojen mukaisesti.

Nykyään aktiivisesti kehitetyt älykkäät ja mukautuvat robotit, jotka perustuvat toisen ja kolmannen sukupolven järjestelmiin, pystyvät työskentelemään kolmiulotteisten kuvien ja monimutkaisempien kohteiden kanssa, tekemään tarkempia mittauksia ja tunnistamaan kohteet huolellisemmin ja nopeammin.

Tieteellisen ja teknisen tutkimuksen pääsuuntana on nykyään näköjärjestelmien ja ohjelmistojen sekä niiden algoritmisen tuen parantaminen, erikoistietokoneiden sekä pohjimmiltaan uusien näköjärjestelmien luominen, koska robotiikan käyttö on yhä enemmän kysyntää ja sen alaa. teollinen toteutus laajenee jatkuvasti.

Nykyään roboteille kehitetään kehittyneempiä herkkiä laitteita, jotka pystyvät välittämään mahdollisimman paljon ulkoista tietoa robotille. Nyt on selvää, että monimutkaiset anturit pystyvät periaatteessa havaitsemaan kohtauksia ja kuvia kokonaisuutena, mikä tarkoittaa, että tulevaisuudessa robotit pystyvät itsenäisesti muodostamaan määrätietoisia toimintoja työalueen tilassa ilman ylimääräisiä ulkoisia ärsykkeitä.

Katso myös:Mitä konenäkö on ja miten se voi auttaa?