6.3.2 Датчики геометричних величин
Геометричні величини (відстань до об'єктів, швидкість їх руху, розміри об'єктів і так далі) в робототехніці вимірюються за допомогою локаційних систем. Вимірювальна інформація цих систем отримується і перетворюється на основі ряду фізичних методів: акустичних, магнітних, оптичних, радіаційних, радіохвилевих, теплових, електричних, електромагнітних, пневматичних.
На базі цих методів для локаційних систем проводять розробку і удосконалення багатьох типів перетворювачів: вихрострумових, п'єзоелектричних, напівпровідникових, волоконно-оптичних і так далі.
Локаційні системи роботів діляться на дві групи:
а) інформаційні локаційні системи (вони призначені для формування управління роботом);
б) локаційні системи безпеки (вони використовуються для захисту робота від зіткнень із сторонніми предметами).
У робототехніці широко застосовуються: а) акустичні локаційні датчики (особливо ультразвукові); б) оптичні локаційні датчики (особливо лазерні);
в) електромагнітні.
7 Системи технічного зору промислових роботів
7.1 Загальні відомості про системи технічного зору пр.
Серед систем адаптації роботів найбільшою інформаційною ємкістю володіють системи технічного зору (СТЗ), що забезпечують роботів інформацією про властивості об'єкту і середовища маніпулювання шляхом перетворення, аналізу і обробки інформації за допомогою ЕОМ.
Приймачами і первинними перетворювачами відеоінформації в СТЗ служать як телевізійні камери промислового телебачення на основі вакуумних трубок типу відікон, так і різні твердотільні перетворювачі, наприклад,
ПЗС-камери, ПЗС-лінійки, фотоматричні перетворювачі і т. п.
Відеодатчики в СТЗ можуть бути закріплені на захваті робота, а можуть знаходитися у фіксованому положенні. Більшість сучасних СТЗ використовують нерухомі камери, розташовані над робочою зоною робота. Недолік такої схеми розташування камери в тому, що маніпулятор іноді може частково або повністю закривати об'єкт. Крім того, в цьому випадку з'являються помилки паралакса (рис 7.1).
Рис. 7.1 Схема пояснення помилки паралакса
У разі установки камери на захваті робота (система «око в руці») часткове закриття об'єкту маніпулятором відсутнє. Немає і помилок паралакса. Крім того, в цьому випадку можна використовувати камери із значно нижчою роздільною здатністю. Проте установка камери на захваті робота збільшує масу захватного пристрою і тим самим погіршує динаміку маніпулятора.
За допомогою СТЗ здійснюється виявлення, розпізнавання (ідентифікація) об'єктів, визначення їх місцеположення і координат. По виконуваних функціях СТЗ діляться на три типи:
розпізнавальні;
оглядово-інформаційні;
вимірні.
Нерідко в одній СТЗ поєднується декілька функцій.
Існує безліч способів розпізнавання об'єктів. У СТЗ роботів знаходять застосування спрощені методу розпізнавання: по геометричних ознаках об'єктів, по характерних конструктивних елементах об'єктів ( число отворів, відстань між отворами і ін.). В деяких випадках як ознаки для розпізнавання об'єктів в СТЗ використовуються спеціально нанесені на об'єкти мітки. Мітками можуть служити стилізовані написи, штриховані лінії (штриховий код), геометричні фігури.
Головною, хоча і суперечливою, вимогою до СТЗ є вимога функціонування в реальному масштабі часу, тобто зі швидкістю перебігу технологічного процесу. Для більшості технологічних операцій необхідна швидкодія знаходиться в межах менш однієї секунди.
Сьогодні серійно випускається велике число промислових СТЗ. Більше десятка виробників пропонують повні комплекти СТЗ, до складу яких входять телевізійні камери, обчислювальні машини, програмне забезпечення, тестові програми і інтерфейси з іншими системами.
Навіть найбільш досконалі СТЗ мають обмеження на області застосування і використовувані способи обробки візуальної інформації. Як правило, вони не можуть працювати з об'єктами, розташованими під довільним кутом зору в тримірному просторі, а проводять обробку тільки двомірних зображень. Більшість з них вимагає застосування спеціальних умов освітлення, а об'єкти, що цікавлять користувача, повинні пред'являтися по черзі. Є системи, які обробляють інформацію про декількох об'єктів, що знаходяться одночасно в полі зору, проте зображення спостережуваних об'єктів не повинні перекриватися.
В даний час в дослідницьких інститутах і лабораторіях ведуться роботи по подоланню перерахованих обмежень.