Visuaalsed süsteemid – kuidas nad töötavad ja kuidas nad töötavad
Kuna robotid ei ole elusorganismid nagu inimesed, pole neil silmi ja aju ning visuaalse info vastuvõtmiseks on vaja spetsiaalseid tehnilisi sensoorseid seadmeid, mida nimetatakse visuaalseteks süsteemideks.
Visuaalsed süsteemid võimaldavad robotid vastu võtta pilte tööobjektidest ja stseenidest, teisendada, töödelda ja tõlgendada neid digitaalsete seadmete komplekti kasutades, et roboti ajam saaks seejärel vastavalt nendele andmetele tööd adekvaatselt sooritada.
Võrreldes väga tundlike süsteemidega on just nägemissüsteemid, mis on võimelised edastama robotile kuni 90% visuaalset informatsiooni, et see normaalselt toimiks. Seega lahendatakse masinnägemise rakendamise probleem mitmes etapis: teave võetakse vastu, töödeldakse, seejärel segmenteeritakse ja kirjeldatakse, seejärel tuvastatakse ja tõlgendatakse.
Digitaalkujutise kujul esitatav algne informatsioon eeltöödeldakse, sellest eemaldatakse müra, parandatakse stseeni või objekti üksikute elementide pildikvaliteeti.Seejärel info segmenteeritakse — stseen jagatakse tinglikult osadeks, mis tuntakse ära eraldi elementidena, millest igaüks on äratuntav ning seejärel tõstetakse esile huvipakkuvad objektid.
Valitud objekte uuritakse iseloomulike parameetrite järgi, mida kirjeldatakse infomassiividega, seega on edaspidi võimalik parameetrite järgi valida vajalikke objekte. Vajalikud objektid märgitakse ja identifitseeritakse programmi abil. Lõpuks tõlgendatakse ja märgitakse tuvastatud objektid ühte või teise äratuntavate objektide rühma kuuluvaks, mille järel luuakse nende visuaalsed kujundid.
Tehnilises nägemissüsteemis esitatakse pildiinfo optoelektrooniliste muundurite ja videosensorite abil elektriliste signaalide kujul. See on sisuliselt esmane transformatsioon. Tavaliselt loetakse pilti optilise kaamera, tundliku elemendi, skaneerimisseadme abil, misjärel signaali võimendatakse.
Sel viisil saadud teavet töödeldakse hierarhiliselt. Esiteks töötlevad pilti videoprotsessorid. Siin on võtmeparameetriks pildi piirjoon, mille määravad selle moodustavate punktide komplekti koordinaadid. Lisaks genereerib süsteemi kuuluv arvuti robotile juhtsignaale.
Videoandurid ühendatakse nägemissüsteemi teiste osadega spetsiaalsete kaablite, näiteks optiliste kaablite abil, mille kaudu edastatakse infot kõrge sagedusega ja minimaalse kaoga.
Videosensoritel endil võivad olla punkt-, ühe- või kahemõõtmelised sensorelemendid.Punktitundlikud elemendid on võimelised vastu võtma nähtavat kiirgust objekti väikestelt osadelt ning täisrasterpildi saamiseks on vaja skaneerida mööda tasapinda.
Ühemõõtmelised andurid on keerulisemad, koosnevad punktelementide reast, mis skaneerimise ajal liiguvad objekti suhtes. 2D-elemendid on sisuliselt diskreetsete punktelementide maatriks.
Optiline süsteem projitseerib kujutise tundlikule elemendile, sensoriga kaetud tööala suurus määratakse eelnevalt kindlaks. Optilisel süsteemil on reguleeritava avaga objektiiv, et reguleerida sissetuleva valguse hulka ja fookuse teravust, kui kaugus objektiivist objektini muutub.
Videoanduritena võivad toimida mitmesugused optoelektroonilised seadmed, alates pooljuhtmuunduritest kuni vidiconi vaakumtorupõhiste telekaamerateni. Tehnilise visiooni aluseks on nende andurite teabe tajumine ja eeltöötlus, ilma et oleks vaja kasutada tehisintellekti.
See on süsteemi madalaim tase. Järgmine on analüüs, kirjeldamine ja äratundmine - siin kasutatakse kaasaegseid arvuteid ja keerukat algoritmilist tarkvara - keskmine tase. Kõrgeim tase on juba tehisintellekt.
Praktiliselt tööstusrobotites laialt levinud on esimese põlvkonna nägemissüsteemid, mis tagavad piisava töökvaliteedi lamedate kujutiste ja lihtsa kujuga objektidega. Nende abil tuvastatakse, sorteeritakse ja paigutatakse detaile, kontrollitakse detailide mõõtmeid, võrreldakse neid joonisega jne.
Nägemissüsteemi tüüpiline teostus näeb välja selline. Roboti tööala, kus osad asuvad, on valgustatud lampidega.Tööala kohal on vaatlusmobiiltelevisiooni kaamera, millest kaabli kaudu edastatakse videoinfo tehnilise nägemissüsteemi põhiseadmesse.
Põhiseadmest suunatakse teave (töödeldud kujul) roboti juhtseadmesse. Seade teostab detailide sorteerimist, nende korrapärast pakkimist konteineritesse ranges vastavuses tehnilise nägemissüsteemi tarkvarast saadava infoga.
Tänapäeval aktiivselt arendatavad intelligentsed ja adaptiivsed robotid, mis põhinevad teise ja kolmanda põlvkonna süsteemidel, on võimelised töötama kolmemõõtmeliste kujutiste ja keerukamate objektidega, tehes täpsemaid mõõtmisi ning tuvastades objekte hoolikamalt ja kiiremini.
Tänapäeva teadus- ja tehnikauuringute põhisuunaks on nägemissüsteemide ja -tarkvara ning nende algoritmilise toe täiustamine, spetsiaalsete arvutite, aga ka põhimõtteliselt uute nägemissüsteemide loomine, kuna robootika kasutamine on üha nõudlikum ja selle valdkond. tööstuslik rakendamine laieneb pidevalt.laieneb.
Tänapäeval töötatakse välja arenenumaid tundlikke seadmeid robotitele, mis on võimelised edastama robotile võimalikult palju välist informatsiooni. Nüüdseks on selge, et keerulised andurid suudavad põhimõtteliselt tajuda stseene ja pilte tervikuna, mis tähendab, et tulevikus suudavad robotid iseseisvalt, ilma täiendavate väliste stiimuliteta, tööala ruumis sihipäraseid toiminguid kujundada.