Vaizdinės sistemos – kaip jos veikia ir kaip jos veikia

Kadangi robotai nėra gyvi organizmai kaip žmonės, jie neturi akių ir smegenų, o norint gauti vaizdinę informaciją, jiems reikia specialių techninių sensorinių prietaisų, vadinamų regėjimo sistemomis.

Vizualinės sistemos leidžia robotai gauti darbo objektų ir scenų vaizdus, ​​juos transformuoti, apdoroti ir interpretuoti naudojant skaitmeninių įrenginių rinkinį, kad roboto pavara pagal šiuos duomenis galėtų tinkamai atlikti darbą.

Palyginti su labai jautriomis sistemomis, būtent regėjimo sistemos gali pateikti iki 90% vaizdinės informacijos robotui, kad jis normaliai veiktų. Taigi mašininės vizijos įgyvendinimo problema sprendžiama keliais etapais: informacija gaunama, apdorojama, tada segmentuojama ir aprašoma, tada atpažįstama ir interpretuojama.

Skaitmeninio vaizdo forma pateikiama pirminė informacija iš anksto apdorojama, iš jos pašalinamas triukšmas, pagerinama atskirų scenos ar objekto elementų vaizdo kokybė.Tada informacija segmentuojama – scena sąlygiškai suskirstoma į dalis, kurios atpažįstamos kaip atskiri elementai, kurių kiekvieną galima atpažinti, o tada išryškinami dominantys objektai.

Pasirinkti objektai tiriami pagal charakteringus parametrus, kurie aprašomi informacijos masyvais, todėl toliau galima pasirinkti reikiamus objektus pagal parametrus. Reikiami objektai pažymimi ir identifikuojami naudojant programą. Galiausiai atpažinti objektai interpretuojami ir pažymimi kaip priklausantys vienai ar kitai atpažįstamų objektų grupei, po to nustatomi jų vizualiniai vaizdai.

Techninio matymo sistemoje vaizdo informacija, optoelektroninių keitiklių ir vaizdo jutiklių pagalba, pateikiama elektrinių signalų pavidalu. Iš esmės tai yra pirminė transformacija. Dažniausiai vaizdas nuskaitomas naudojant optinę kamerą, jautrų elementą, skenavimo įrenginį, po to signalas sustiprinamas.

Taip gauta informacija apdorojama hierarchiškai. Pirma, vaizdas apdorojamas vaizdo procesoriais. Čia pagrindinis parametras yra vaizdo kontūras, kurį nustato jį sudarančių taškų rinkinio koordinatės. Be to, kompiuteris, kuris yra sistemos dalis, generuoja valdymo signalus robotui.

Vaizdo jutikliai su kitomis regos sistemos dalimis jungiami specialiais kabeliais, pavyzdžiui, optiniais kabeliais, kuriais informacija perduodama dideliu dažniu ir su minimaliais nuostoliais.

Patys vaizdo jutikliai gali turėti taškinius, vienmačius arba dvimačius jutimo elementus.Taškams jautrūs elementai geba priimti matomą spinduliuotę iš mažų objekto dalių, o norint gauti pilną rastrinį vaizdą, reikia skenuoti išilgai plokštumos.

Vienmačiai jutikliai yra sudėtingesni, juos sudaro taškinių elementų linija, kuri skenuojant juda objekto atžvilgiu. 2D elementai iš esmės yra atskirų taškinių elementų matrica.

Optinė sistema ant jautraus elemento projektuoja vaizdą, o jutiklio dengiamos darbo zonos dydis nustatomas iš anksto. Optinė sistema turi reguliuojamą diafragmos objektyvą, leidžiantį reguliuoti gaunamos šviesos kiekį ir fokusavimo ryškumą, kai keičiasi atstumas nuo objektyvo iki objekto.

Įvairūs optoelektroniniai prietaisai gali veikti kaip vaizdo jutikliai – nuo ​​kietojo kūno keitiklių iki vidikono vakuuminių vamzdžių televizijos kamerų. Techninės vizijos pagrindas yra informacijos iš šių jutiklių suvokimas ir išankstinis apdorojimas, nereikia griebtis dirbtinio intelekto.

Tai žemiausias sistemos lygis. Toliau seka analizė, aprašymas ir atpažinimas – čia naudojami modernūs kompiuteriai ir sudėtinga algoritminė programinė įranga – vidurinis lygis. Aukščiausias lygis jau yra dirbtinis intelektas.

Praktiškai pramoniniuose robotuose plačiai paplitusios pirmosios kartos regėjimo sistemos, užtikrinančios tinkamą darbo kokybę su plokščiais vaizdais ir paprastų formų objektais. Jais atpažįstamos, rūšiuojamos ir išdėstomos detalės, tikrinami detalių matmenys, lyginami su brėžiniu ir kt.

Įprastas regėjimo sistemos įgyvendinimas atrodo taip. Roboto darbo zona, kurioje yra dalys, apšviesta lemputėmis.Virš darbo zonos yra stebėjimo mobilioji TV kamera, iš kurios vaizdo informacija kabeliu tiekiama į pagrindinį techninės regos sistemos bloką.

Iš pagrindinio įrenginio informacija (apdorota forma) tiekiama į roboto valdymo bloką. Įrenginys atlieka detalių rūšiavimą, tvarkingą jų pakavimą į konteinerius griežtai pagal informaciją, gaunamą iš techninės vizijos sistemos programinės įrangos.

Šiandien aktyviai kuriami intelektualūs ir prisitaikantys robotai, pagrįsti antros ir trečios kartos sistemomis, gali dirbti su trimačiais vaizdais ir sudėtingesniais objektais, atlikti tikslesnius matavimus ir atidžiau bei greičiau atpažinti objektus.

Pagrindinė mokslinių ir techninių tyrimų kryptis šiandien yra regėjimo sistemų ir programinės įrangos tobulinimas bei jų algoritminis palaikymas, specialių kompiuterių kūrimas, taip pat iš esmės naujų regėjimo sistemų kūrimas, nes robotikos panaudojimas tampa vis paklausesnis ir jos sritis. pramoninis įgyvendinimas nuolat plečiasi.plečiasi.

Šiandien kuriami pažangesni jautrūs robotams skirti įrenginiai, galintys perduoti robotui kuo daugiau išorinės informacijos. Dabar aišku, kad sudėtingi jutikliai iš principo gali suvokti scenas ir vaizdus kaip visumą, o tai reiškia, kad ateityje robotai galės savarankiškai formuoti tikslingus veiksmus darbo zonos erdvėje be papildomų išorinių dirgiklių.

Taip pat žiūrėkite:Kas yra mašininis matymas ir kaip jis gali padėti?