Vizuális rendszerek – hogyan működnek és hogyan működnek
Mivel a robotok nem élő szervezetek, mint az emberek, nincs szemük és agyuk, és a vizuális információk fogadásához speciális technikai szenzoros eszközökre van szükségük, amelyeket vizuális rendszereknek neveznek.
A vizuális rendszerek lehetővé teszik robotok munkaobjektumokról, jelenetekről képeket fogadni, digitális eszközkészlettel átalakítani, feldolgozni és értelmezni, hogy a robotműködtető ezeknek az adatoknak megfelelően megfelelően tudja végezni a munkát.
A nagyon érzékeny rendszerekhez képest a látórendszerek képesek akár 90%-ban vizuális információt továbbítani a robotnak, hogy az megfelelően működjön. Így a gépi látás megvalósításának problémája több lépésben megoldódik: az információ fogadása, feldolgozása, majd szegmentálása és leírása, majd felismerése és értelmezése történik.
A digitális kép formájában közölt eredeti információ előfeldolgozásra kerül, a zaj eltávolítása, a jelenet, tárgy egyes elemeinek képminősége javul.Az információt ezután szegmentálják – a jelenetet feltételesen felosztják részekre, amelyek különálló elemként kerülnek felismerésre, amelyek mindegyike felismerhető, majd kiemelik az érdekes objektumokat.
A kiválasztott objektumokat jellemző paraméterekkel vizsgáljuk, amelyeket információtömbökkel írunk le, így a továbbiakban lehetőség nyílik a szükséges objektumok paraméterekkel történő kiválasztására. A program segítségével megjelöljük és azonosítjuk a szükséges objektumokat. Végül az azonosított tárgyakat a felismerhető objektumok egyik vagy másik csoportjába tartozóként értelmezik és megjelölik, majd vizuális képeik jönnek létre.
A műszaki látásrendszerben a képinformáció optoelektronikai konverterek és videoérzékelők segítségével elektromos jelek formájában jelenik meg. Ez lényegében egy elsődleges átalakítás. Általában egy optikai kamera, egy érzékeny elem, egy letapogató eszköz segítségével olvassák be a képet, majd a jelet felerősítik.
Az így kapott információkat hierarchikusan dolgozzák fel. Először is, a képet videó processzorok dolgozzák fel. Itt a kulcsparaméter a kép körvonala, amelyet az azt alkotó ponthalmaz koordinátái határoznak meg. Ezenkívül a rendszer részét képező számítógép vezérlőjeleket generál a robot számára.
A videoérzékelők speciális kábelekkel, például optikai kábelekkel csatlakoznak a látórendszer más részeihez, amelyeken keresztül az információ nagy frekvencián és minimális veszteséggel továbbítható.
Maguk a videoérzékelők lehetnek pontszerű, egydimenziós vagy kétdimenziós érzékelőelemek.A pontérzékeny elemek az objektum kis részeiből látható sugárzást képesek fogadni, a teljes raszteres kép eléréséhez pedig a sík mentén kell pásztázni.
Az egydimenziós érzékelők bonyolultabbak, pontelemek sorából állnak, amelyek a tárgyhoz képest mozognak a szkennelés során. A 2D elemek lényegében diszkrét pontelemek mátrixa.
Az optikai rendszer képet vetít az érzékeny elemre, előre meghatározva az érzékelő által lefedett munkaterület nagyságát. Az optikai rendszer állítható rekesznyílású lencsével rendelkezik a bejövő fény mennyiségének és a fókusz élességének beállításához, ahogy az objektív és a téma közötti távolság változik.
Különféle optoelektronikai eszközök működhetnek videoérzékelőként, a szilárdtest jelátalakítóktól a vidicon vákuumcsöves televíziós kamerákig. A technikai látás alapja az ezekből a szenzorokból származó információk észlelése és előfeldolgozása, anélkül, hogy mesterséges intelligenciát kellene igénybe venni.
Ez a rendszer legalacsonyabb szintje. Következik az elemzés, leírás és felismerés - itt modern számítógépeket és komplex algoritmikus szoftvereket használnak - a középszint. A legmagasabb szint már a mesterséges intelligencia.
Gyakorlatilag ipari robotokban elterjedtek az első generációs látórendszerek, amelyek megfelelő minőségű munkát biztosítanak lapos képekkel és egyszerű formájú tárgyakkal. Az alkatrészek felismerésére, rendezésére és elhelyezésére, az alkatrészek méreteinek ellenőrzésére, rajzhoz való összehasonlítására szolgál, stb.
A látásrendszer tipikus megvalósítása így néz ki. A robot munkaterülete, ahol az alkatrészek találhatók, lámpákkal van megvilágítva.A munkaterület felett egy megfigyelő mobil TV kamera található, amelyről kábelen továbbítják a videó információkat a műszaki látórendszer fő egységébe.
A fő egységből az információ (feldolgozott formában) a robotvezérlő egységbe kerül. A készülék az alkatrészek válogatását, azok rendezett konténerekbe történő csomagolását végzi a műszaki látásrendszer szoftverétől kapott információk szigorú betartásával.
A napjainkban aktívan fejlődő, második és harmadik generációs rendszerekre épülő intelligens és adaptív robotok képesek háromdimenziós képekkel és bonyolultabb objektumokkal dolgozni, pontosabb méréseket végezni, valamint a tárgyakat alaposabban és gyorsabban felismerni.
A tudományos-műszaki kutatások fő iránya ma a látórendszerek és szoftverek fejlesztése és algoritmikus támogatása, a speciális számítógépek, valamint az alapvetően új látórendszerek létrehozása, hiszen a robotika alkalmazása egyre nagyobb igény és annak területe. az ipari megvalósítás folyamatosan bővül.terjeszkedik.
Ma már fejlettebb érzékeny eszközöket fejlesztenek a robotok számára, amelyek képesek a lehető legtöbb külső információt továbbítani a robotnak. Ma már világos, hogy az összetett szenzorok elvileg képesek a jelenetek és képek egészében érzékelni, ami azt jelenti, hogy a jövőben a robotok önállóan, további külső ingerek nélkül képesek lesznek célirányos cselekvéseket kialakítani a munkaterület terében.