ระบบภาพ—วิธีการทำงานและวิธีการทำงาน

เนื่องจากหุ่นยนต์ไม่ใช่สิ่งมีชีวิตเช่นมนุษย์ พวกมันจึงไม่มีตาและสมอง และเพื่อที่จะรับข้อมูลที่มองเห็นได้ พวกมันจึงต้องใช้อุปกรณ์ประสาทสัมผัสทางเทคนิคพิเศษที่เรียกว่าระบบการมองเห็น

ระบบภาพอนุญาต หุ่นยนต์ รับภาพของวัตถุและฉากการทำงาน แปลง ประมวลผล และตีความโดยใช้ชุดอุปกรณ์ดิจิทัล เพื่อให้แอคชูเอเตอร์ของหุ่นยนต์สามารถทำงานได้อย่างเพียงพอตามข้อมูลนี้

เมื่อเปรียบเทียบกับระบบที่มีความละเอียดอ่อนมาก ระบบการมองเห็นคือระบบที่สามารถส่งข้อมูลภาพได้ถึง 90% ไปยังหุ่นยนต์เพื่อให้ทำงานได้ตามปกติ ดังนั้น ปัญหาของการใช้วิชันซิสเต็มจึงได้รับการแก้ไขในหลายขั้นตอน: ข้อมูลได้รับ ประมวลผล จากนั้นแบ่งส่วนและอธิบาย จากนั้นจึงจดจำและตีความ

ข้อมูลต้นฉบับที่ให้ไว้ในรูปแบบของภาพดิจิทัลจะได้รับการประมวลผลล่วงหน้า ลบจุดรบกวนออก คุณภาพของภาพของแต่ละองค์ประกอบในฉากหรือวัตถุได้รับการปรับปรุงข้อมูลจะถูกแบ่งส่วน — ฉากจะถูกแบ่งตามเงื่อนไขออกเป็นส่วนที่รับรู้เป็นองค์ประกอบที่แยกจากกัน ซึ่งแต่ละส่วนสามารถรับรู้ได้ จากนั้นจึงเน้นวัตถุที่น่าสนใจ

ออบเจกต์ที่เลือกจะถูกตรวจสอบโดยพารามิเตอร์คุณลักษณะ ซึ่งอธิบายด้วยอาร์เรย์ของข้อมูล ดังนั้นต่อไปจึงสามารถเลือกออบเจ็กต์ที่จำเป็นตามพารามิเตอร์ได้ วัตถุที่ต้องการจะถูกทำเครื่องหมายและระบุโดยใช้โปรแกรม สุดท้าย วัตถุที่ระบุจะถูกตีความและทำเครื่องหมายว่าเป็นของวัตถุที่รู้จักกลุ่มหนึ่งหรือกลุ่มอื่น หลังจากนั้นจึงสร้างภาพที่มองเห็นได้

ในระบบการมองเห็นทางเทคนิค ข้อมูลภาพโดยใช้ตัวแปลงออปโตอิเล็กทรอนิกส์และเซ็นเซอร์วิดีโอจะแสดงในรูปแบบของสัญญาณไฟฟ้า นี่เป็นการแปลงขั้นต้นโดยพื้นฐานแล้ว โดยปกติแล้ว ภาพจะถูกอ่านโดยใช้กล้องออปติคัล, องค์ประกอบที่ละเอียดอ่อน, อุปกรณ์สแกน, หลังจากนั้นสัญญาณจะถูกขยาย

ข้อมูลที่ได้รับจึงได้รับการประมวลผลตามลำดับชั้น ขั้นแรก ภาพจะถูกประมวลผลโดยตัวประมวลผลวิดีโอ ที่นี่ พารามิเตอร์หลักคือเค้าโครงของภาพ ซึ่งกำหนดโดยพิกัดของชุดจุดที่ประกอบกัน นอกจากนี้ คอมพิวเตอร์ที่เป็นส่วนหนึ่งของระบบจะสร้างสัญญาณควบคุมสำหรับหุ่นยนต์

เซ็นเซอร์วิดีโอเชื่อมต่อกับส่วนอื่นๆ ของระบบการมองเห็นโดยใช้สายเคเบิลพิเศษ เช่น สายเคเบิลออปติก ซึ่งข้อมูลจะถูกส่งผ่านด้วยความถี่สูงและสูญเสียน้อยที่สุด

เซ็นเซอร์วิดีโอสามารถมีองค์ประกอบการตรวจจับแบบจุด หนึ่งมิติ หรือสองมิติองค์ประกอบที่ไวต่อจุดสามารถรับรังสีที่มองเห็นได้จากส่วนเล็กๆ ของวัตถุ และเพื่อให้ได้ภาพแรสเตอร์ที่สมบูรณ์ จำเป็นต้องสแกนตามแนวระนาบ

เซ็นเซอร์หนึ่งมิติมีความซับซ้อนมากขึ้น ประกอบด้วยเส้นขององค์ประกอบจุดที่เคลื่อนที่สัมพันธ์กับวัตถุระหว่างการสแกน องค์ประกอบ 2 มิติโดยพื้นฐานแล้วเป็นเมทริกซ์ขององค์ประกอบจุดแยก

ระบบออปติกจะฉายภาพไปยังองค์ประกอบที่ละเอียดอ่อน ขนาดของพื้นที่ทำงานที่ครอบคลุมโดยเซ็นเซอร์จะถูกกำหนดล่วงหน้า ระบบออปติคอลมีเลนส์ปรับรูรับแสงได้เพื่อปรับปริมาณแสงที่เข้ามาและความคมชัดของโฟกัสเมื่อระยะห่างจากเลนส์ถึงวัตถุเปลี่ยนไป

อุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์หลากหลายชนิดสามารถทำหน้าที่เป็นเซ็นเซอร์วิดีโอ ตั้งแต่ตัวแปลงโซลิดสเตตไปจนถึงกล้องโทรทัศน์ที่ใช้หลอดสุญญากาศ vidicon พื้นฐานของการมองเห็นทางเทคนิคคือการรับรู้และการประมวลผลข้อมูลล่วงหน้าจากเซ็นเซอร์เหล่านี้ โดยไม่จำเป็นต้องหันไปใช้ปัญญาประดิษฐ์

นี่คือระดับต่ำสุดของระบบ ถัดไปคือการวิเคราะห์ คำอธิบาย และการจดจำ - ที่นี่ใช้คอมพิวเตอร์สมัยใหม่และซอฟต์แวร์อัลกอริทึมที่ซับซ้อน - ระดับกลาง ระดับสูงสุดคือปัญญาประดิษฐ์แล้ว

จวน ในหุ่นยนต์อุตสาหกรรม ระบบวิชั่นยุคแรกเป็นที่แพร่หลายโดยให้คุณภาพงานเพียงพอกับภาพแบนและวัตถุที่มีรูปร่างเรียบง่าย ใช้เพื่อจดจำ จัดเรียงและวางชิ้นส่วน ตรวจสอบขนาดของชิ้นส่วน เปรียบเทียบกับภาพวาด ฯลฯ

การใช้งานทั่วไปของระบบวิชั่นจะมีลักษณะดังนี้ พื้นที่ทำงานของหุ่นยนต์ซึ่งเป็นที่ตั้งของชิ้นส่วนจะส่องสว่างด้วยโคมไฟเหนือพื้นที่ทำงานมีกล้องทีวีเคลื่อนที่สังเกตการณ์ซึ่งข้อมูลวิดีโอถูกป้อนด้วยสายเคเบิลไปยังยูนิตหลักของระบบวิชันซิสเต็มทางเทคนิค

จากยูนิตหลัก ข้อมูล (ในรูปแบบการประมวลผล) จะถูกส่งไปยังยูนิตควบคุมหุ่นยนต์ อุปกรณ์ทำการคัดแยกชิ้นส่วน บรรจุอย่างเป็นระเบียบในภาชนะตามข้อมูลที่ได้รับจากซอฟต์แวร์ของระบบการมองเห็นทางเทคนิคอย่างเคร่งครัด

หุ่นยนต์อัจฉริยะที่ปรับตัวได้ซึ่งกำลังพัฒนาอย่างแข็งขันในปัจจุบัน โดยอิงจากระบบรุ่นที่สองและสาม สามารถทำงานกับภาพสามมิติและวัตถุที่ซับซ้อนมากขึ้น ทำให้การวัดแม่นยำยิ่งขึ้น และจดจำวัตถุได้อย่างระมัดระวังและรวดเร็วยิ่งขึ้น

ทิศทางหลักของการวิจัยทางวิทยาศาสตร์และทางเทคนิคในปัจจุบันคือการปรับปรุงระบบการมองเห็นและซอฟต์แวร์และการสนับสนุนอัลกอริทึม การสร้างคอมพิวเตอร์พิเศษ เช่นเดียวกับระบบการมองเห็นใหม่ที่เป็นพื้นฐาน เนื่องจากการใช้หุ่นยนต์เป็นที่ต้องการมากขึ้นและสาขาของมัน การดำเนินการทางอุตสาหกรรมกำลังขยายตัวอย่างต่อเนื่อง ขยายตัว

ปัจจุบัน มีการพัฒนาอุปกรณ์ที่มีความละเอียดอ่อนขั้นสูงสำหรับหุ่นยนต์ ซึ่งสามารถส่งข้อมูลภายนอกไปยังหุ่นยนต์ได้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ตอนนี้เป็นที่ชัดเจนว่าโดยหลักการแล้วเซ็นเซอร์ที่ซับซ้อนสามารถรับรู้ฉากและภาพโดยรวมได้ ซึ่งหมายความว่าในอนาคตหุ่นยนต์จะสามารถสร้างการกระทำที่มีจุดประสงค์อย่างอิสระในพื้นที่ของพื้นที่ทำงานโดยไม่มีสิ่งเร้าภายนอกเพิ่มเติม

ดูสิ่งนี้ด้วย:วิชันซิสเต็มคืออะไรและจะช่วยได้อย่างไร