Vizualni sustavi - kako rade i kako rade

Budući da roboti nisu živi organizmi poput ljudi, nemaju oči i mozak, a za primanje vizualnih informacija potrebni su im posebni tehnički senzorski uređaji koji se nazivaju vizualni sustavi.

Vizualni sustavi dopuštaju roboti primati slike radnih predmeta i scena, transformirati ih, obrađivati ​​i interpretirati pomoću skupa digitalnih uređaja, kako bi robotski aktuator potom, u skladu s tim podacima, mogao adekvatno obavljati posao.

U usporedbi s vrlo osjetljivim sustavima, sustavi vida su ti koji mogu isporučiti do 90% vizualnih informacija robotu kako bi on normalno funkcionirao. Dakle, problem implementacije strojnog vida rješava se u nekoliko koraka: informacije se primaju, obrađuju, zatim segmentiraju i opisuju, zatim prepoznaju i interpretiraju.

Izvorne informacije dane u obliku digitalne slike prethodno se obrađuju, uklanjaju se smetnje, poboljšava se kvaliteta slike pojedinih elemenata scene ili objekta.Zatim se informacije segmentiraju — scena se uvjetno dijeli na dijelove koji se prepoznaju kao zasebni elementi od kojih se svaki može prepoznati, a potom se označavaju objekti interesa.

Odabrani objekti se ispituju po karakterističnim parametrima, koji su opisani nizovima informacija, pa je dalje moguće odabrati potrebne objekte po parametrima. Traženi objekti se označavaju i identificiraju pomoću programa. Na kraju se identificirani objekti interpretiraju i označavaju kao da pripadaju jednoj ili drugoj skupini prepoznatljivih objekata, nakon čega se utvrđuju njihove vizualne slike.

U sustavu tehničkog vida slikovna informacija se uz pomoć optoelektroničkih pretvarača i video senzora prikazuje u obliku električnih signala. Ovo je u biti primarna transformacija. Obično se slika čita pomoću optičke kamere, osjetljivog elementa, uređaja za skeniranje, nakon čega se signal pojačava.

Tako dobivene informacije obrađuju se hijerarhijski. Najprije se slika obrađuje video procesorima. Ovdje je ključni parametar obris slike koji je postavljen koordinatama skupa točaka koje ga čine. Osim toga, računalo koje je dio sustava generira upravljačke signale za robota.

Video senzori su povezani s ostalim dijelovima vizualnog sustava pomoću posebnih kabela, poput optičkih, preko kojih se informacije prenose visokom frekvencijom i uz minimalne gubitke.

Sami video senzori mogu imati točkaste, jednodimenzionalne ili dvodimenzionalne senzorske elemente.Elementi osjetljivi na točke sposobni su primati vidljivo zračenje iz malih dijelova objekta, a za dobivanje pune rasterske slike potrebno je skenirati duž ravnine.

Jednodimenzionalni senzori su složeniji, sastoje se od niza točkastih elemenata koji se pomiču relativno u odnosu na objekt tijekom skeniranja. 2D elementi su u biti matrice diskretnih točkastih elemenata.

Optički sustav projicira sliku na osjetljivi element, pri čemu je unaprijed određena veličina radnog područja koje pokriva senzor. Optički sustav ima leću s podesivim otvorom blende za podešavanje količine dolaznog svjetla i oštrine fokusa kako se mijenja udaljenost od leće do subjekta.

Razni optoelektronički uređaji mogu djelovati kao video senzori, od pretvarača u čvrstom stanju do televizijskih kamera baziranih na vidicon vakuumskoj cijevi. Osnova tehničkog vida je percepcija i prethodna obrada informacija iz tih senzora, bez potrebe za korištenjem umjetne inteligencije.

Ovo je najniža razina sustava. Slijedi analiza, opis i prepoznavanje – ovdje se koriste moderna računala i složeni algoritamski softver – srednja razina. Najviša razina već je umjetna inteligencija.

Praktički kod industrijskih robota rašireni su vizualni sustavi prve generacije koji osiguravaju odgovarajuću kvalitetu rada s ravnim slikama i objektima jednostavnih oblika. Koriste se za prepoznavanje, sortiranje i postavljanje dijelova, provjeru dimenzija dijelova, usporedbu s crtežom itd.

Tipična implementacija sustava vida izgleda ovako. Radni prostor robota, gdje se nalaze dijelovi, osvijetljen je lampama.Iznad radnog područja nalazi se promatračka mobilna TV kamera, s koje se videoinformacije kabelom dovode do glavne jedinice sustava tehničkog vida.

Iz glavne jedinice, informacije (u obrađenom obliku) šalju se u upravljačku jedinicu robota. Uređaj vrši razvrstavanje dijelova, njihovo uredno pakiranje u spremnike u strogom skladu s informacijama dobivenim od softvera sustava tehničkog vida.

Inteligentni i prilagodljivi roboti koji se danas aktivno razvijaju, temeljeni na sustavima druge i treće generacije, sposobni su raditi s trodimenzionalnim slikama i složenijim objektima, vršiti točnija mjerenja te pažljivije i brže prepoznavati objekte.

Glavni smjer znanstvenih i tehničkih istraživanja danas je poboljšanje vidnih sustava i softvera te njihove algoritamske podrške, stvaranje posebnih računala, kao i temeljno novih vidnih sustava, budući da je uporaba robotike sve traženija i polje njezina industrijska implementacija se stalno širi.širi.

Danas se razvijaju napredniji osjetljivi uređaji za robote, sposobni prenijeti što više vanjskih informacija robotu. Sada je jasno da složeni senzori mogu, u principu, percipirati scene i slike kao cjelinu, što znači da će u budućnosti roboti moći samostalno oblikovati svrhovite radnje u prostoru radnog područja bez dodatnih vanjskih podražaja.

Vidi također:Što je strojni vid i kako može pomoći?