Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
РТС. Конспект лекцій.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.04.2025
Размер:
122.07 Mб
Скачать

7.4.2 Алгоритми розпізнавання об’єктів

Ідентифікація об'єктів в СТЗ найчастіше проводиться методами порівняння з еталоном. При цьому, як правило, СТЗ вирішує одну з двох задач.

Перша задача полягає в отриманні зображення одного об'єкту і порівнянні його зі всіма еталонами заданого класу. По якнайкращому збігу вибирається еталон і здійснюється ідентифікація об'єкту. Потім, при необхідності, знаходяться параметри його положення і орієнтації.

Друга задача полягає в отриманні зображення декількох об'єктів і почерговому порівнянні їх з еталоном того об'єкту, який необхідно виділити. Після цього обчислюється його положення і орієнтація.

Повний збіг об'єкта з еталоном в просторі вибраних ознак, як правило, не досягається, тому задається допустима відмінність між еталоном і зображенням.

Якщо позначити початкове зображення об'єкта F (i, j), еталона E (i, j), а обчислену відмінність через Т, то процедуру порівняння можна формально записати так

або

Збіг еталона з об'єктом перевіряється за правилом TD, де D – задана порогова відмінність.

Якщо умова TD не виконується, то необхідно замінити еталон або перейти до іншого зображення.

При ідентифікації зображень широко користуються графом (або деревом) розпізнавань. Граф розпізнавання по геометричних ознаках представлений на рисунку 7.6. Букви А, В ., Q у вершинах графа позначають операторів, що виділяють певні ознаки зображення.

Наприклад, оператор А проводить ідентифікацію зображення по довжині і висоті описанного прямокутника, оператори В і С – за площею і радіусом

Рис. 7.6 Граф розпізнавання по геометричних ознаках

описаного і вписаного кіл і так далі Цифрами I, II., X – позначені можливі рішення – номери розпізнаваних об'єктів.

Модифікацією методу порівняння зображення з еталоном є кореляційний метод. Він заснований на обчисленні взаємнокореляційної функції між еталоном і зображенням. При цьому, чим більше значення функції взаємної кореляції, тим з більшою вірогідністю еталон співпаде із зображенням. Формулу для обчислення взаємнокореляційної функції R можна представити у вигляді

Під параметрами положення об'єкту зазвичай розуміється (для зображення на площині) два значення координат його центру мас і кут нахилу осі симетрії об'єкту до однієї з координатних осей.

7.5 Типові елементи і вузли стз.

7.5.1 Джерела оптичного випромінювання

Основними типами джерел випромінювання, використовуваних в СТЗ роботів, є лампи розжарювання, газорозрядні лампи, світлодіоди і лазери. Крім того, у ряді практичних застосувань використовується випромінювання природних джерел, найчастіше пряме, відбите і розсіяне сонячне випромінювання. Іноді використовується власне випромінювання спостережуваного об'єкту, наприклад, в СТЗ зварювальних роботів свічення розплаву або зварювального шва.

Лампи розжарювання знайшли широке застосування як джерела випромінювання для СТЗ, що працюють у видимій і ближній інфрачервоній областях спектру. Основними достоїнствами ламп розжарювання з погляду їх застосування в СТЗ роботів є достатньо широкий спектр випромінювання, простота і надійність схем включення, хороша конструктивна сумісність з іншими елементами СТЗ. До недоліків ламп розжарювання слід віднести відносно великі розміри і масу, недостатній термін служби, трудність модуляції світлового потоку за рахунок зміни живлячої напруги (теплова інерція ниток накалювання ламп велика).

Широке застосування в робототехніці знайшли газорозрядні люмінесцентні лампи. Основними перевагами люмінесцентних ламп в порівнянні з лампами розжарювання є їх висока світлова віддача, що перевищує в 5,6 разів світловіддачу ламп розжарювання.

В якості джерел ультрафіолетового випромінювання, які використовуються, наприклад, в СТЗ роботів для контролю якості виробів, застосовуються ртутні лампи високого і понад високого тиску.

Напівпровідникові світлодіоди і інфрачервоні випромінюючі діоди характеризуються малими розмірами і масою, високою стійкістю до механічних навантажень, мають значний термін служби (104…105 год.), високу швидкодію. Малі розміри і низькі рівні розсіюваної потужності, дозволяють використовувати світлодіоди як джерела випромінювання, вмонтовувані в елементи захватних пристроїв робота. Можлива модуляція випромінювання світлодіодів, як дискретними, так і аналоговими сигналами.

Як джерела направленого, монохроматичного, когерентного випромінювання в СТЗ роботів використовують твердотільні і напівпровідникові (рідше газові) лазери. Поки малий ККД більшості лазерних випромінювачів, а розміри і маса як самих лазерів, так і їх блоків живлення залишаються все ще порівняно великими (за винятком малопотужних напівпровідникових лазерів). Проте ряд їх достоїнств, і перш за все високі когерентні властивості випромінювання, роблять застосування цих джерел випромінювання в СТЗ роботів вельми привабливими.