Визуелни системи — како функционишу и како функционишу

Пошто роботи нису живи организми као људи, немају очи и мозак, а да би примили визуелне информације, потребни су им посебни технички сензорни уређаји који се називају визуелни системи.

Визуелни системи дозвољавају роботи примају слике радних објеката и сцена, трансформишу, обрађују и интерпретирају их помоћу сета дигиталних уређаја, како би потом роботски актуатор, у складу са овим подацима, на адекватан начин обављао посао.

У поређењу са веома осетљивим системима, системи за вид су способни да испоруче до 90% визуелних информација роботу како би он нормално функционисао. Дакле, проблем имплементације машинског вида решава се у неколико корака: информације се примају, обрађују, затим сегментирају и описују, затим препознају и тумаче.

Оригиналне информације дате у виду дигиталне слике се претходно обрађују, уклања се шум, побољшава се квалитет слике појединих елемената сцене или објекта.Информација се затим сегментира — сцена се условно дели на делове који се препознају као засебни елементи, од којих се сваки може препознати, а затим се истичу предмети од интереса.

Одабрани објекти се испитују карактеристичним параметрима, који су описани низовима информација, па је даље могуће одабрати потребне објекте по параметрима. Потребни објекти се обележавају и идентификују помоћу програма. Коначно, идентификовани објекти се тумаче и означавају да припадају једној или другој групи препознатљивих објеката, након чега се успостављају њихове визуелне слике.

У систему техничког вида информације о слици, уз помоћ оптоелектронских претварача и видео сензора, представљају се у облику електричних сигнала. Ово је у суштини примарна трансформација. Обично се слика чита помоћу оптичке камере, осетљивог елемента, уређаја за скенирање, након чега се сигнал појачава.

Тако добијене информације се обрађују хијерархијски. Прво, слика се обрађује видео процесорима. Овде је кључни параметар обрис слике, који је постављен координатама скупа тачака које га чине. Поред тога, рачунар који је део система генерише контролне сигнале за робота.

Видео сензори су повезани са другим деловима система за вид помоћу специјалних каблова, као што су оптички каблови, преко којих се информације преносе на високој фреквенцији и уз минималне губитке.

Сами видео сензори могу имати тачкасте, једнодимензионалне или дводимензионалне сензорске елементе.Елементи осетљиви на тачке су способни да приме видљиво зрачење малих делова објекта, а да би се добила потпуна растерска слика потребно је скенирање дуж равни.

Једнодимензионални сензори су сложенији, састоје се од линије тачкастих елемената који се померају у односу на објекат током скенирања. 2Д елементи су у суштини матрица дискретних тачкастих елемената.

Оптички систем пројектује слику на осетљиви елемент, при чему се унапред одређује величина радне површине коју покрива сензор. Оптички систем има сочиво са подесивим отвором бленде за подешавање количине долазног светла и оштрине фокуса како се растојање од сочива до субјекта мења.

Различити оптоелектронски уређаји могу да делују као видео сензори, од солид-стате трансдуктора до видео камера заснованих на вакумским цевима. Основа техничке визије је перцепција и претходна обрада информација са ових сензора, без потребе да се прибегава вештачкој интелигенцији.

Ово је најнижи ниво система. Следи анализа, опис и препознавање – овде се користе савремени рачунари и сложени алгоритамски софтвер – средњи ниво. Највиши ниво је већ вештачка интелигенција.

Практично у индустријским роботима системи визије прве генерације су широко распрострањени, обезбеђујући адекватан квалитет рада са равним сликама и објектима једноставних облика. Користе се за препознавање, сортирање и постављање делова, проверу димензија делова, упоређивање са цртежом итд.

Типична имплементација система визије изгледа овако. Радни простор робота, где се налазе делови, осветљен је лампама.Изнад радног простора налази се посматрачка мобилна ТВ камера, са које се видео информације кабловским путем доводе до главне јединице система техничког вида.

Из главне јединице, информације (у обрађеном облику) се уносе у контролну јединицу робота. Уређај врши сортирање делова, њихово уредно паковање у контејнере у строгом складу са информацијама добијеним од софтвера система техничког вида.

Интелигентни и адаптивни роботи који се данас активно развијају, засновани на системима друге и треће генерације, способни су да раде са тродимензионалним сликама и сложенијим објектима, вршећи прецизнија мерења и пажљивије и брже препознавање објеката.

Главни правац научних и техничких истраживања данас је унапређење система вида и софтвера и њихове алгоритамске подршке, стварање специјалних рачунара, као и фундаментално нових система вида, будући да је употреба роботике све траженија и област њеног коришћења. индустријска имплементација се стално шири.проширује.

Данас се развијају напреднији осетљиви уређаји за роботе, способни да пренесу што више спољних информација роботу. Сада је јасно да комплексни сензори у принципу могу да перципирају сцене и слике у целини, што значи да ће роботи у будућности моћи самостално да формирају сврсисходне акције у простору радног простора без додатних спољних стимуланса.

Такође видети:Шта је машински вид и како може помоћи?