3.7. Системы технического зрения (стз)

3.7.1. Задачи, решаемые стз

МС, оснащенные средствами очувствления, обладают большой гибкостью, позволяющей им адекватно реагировать на изменения окружающей среды, не предусмотренные в управляющей программе. При этом наиболее информативными являются СТЗ.

По объему воспринимаемой информации СТЗ можно разделить на системы низкого и высокого уровней. К системам низкого уровня относят те, которые позволяют получать информацию об одном или нескольких параметрах (рассмотренные выше оптические датчики являются примером таких систем). СТЗ высокого уровня позволяют получать большие массивы информации, они, как правило, оснащены мощными вычислительными средствами для обработки этой информации в реальном масштабе времени. В качестве примера можно привести телевизионные системы, используемые сборочными роботами, мобильными роботами-исследователями, технические и медицинские приборы для ультразвукового исследования, томографы.

По виду энергии, используемой для получения первичной информации, различают радиоволновые, акустические, тепловые и видеосистемы, работающие в диапазоне видимого света.

Функции СТЗ в определенной мере аналогичны зрению животных, ультразвуковым системам ориентации дельфинов и летучих мышей. Однако алгоритмы обработки визуальной информации мозгом человека и высших животных, процессы формирования ими модели окружающей среды и распознавания зрительных образов остаются в значительной мере непознанными, поэтому в СТЗ используются совершенно другие принципы обработки этой информации. Бурное развитие вычислительной техники и теории искусственного интеллекта делает обработку информации в СТЗ все более совершенной.

Наибольшее распространение в мехатронных устройствах получили СТЗ, работающие в видимой части оптического диапазона.

К СТЗ мехатронных устройств предъявляются достаточно жесткие требования:

- обработка изображения в реальном масштабе времени;

- высокая достоверность распознавания изображений объектов;

- устойчивое функционирование в широком диапазоне освещенностей;

- высокая степень универсальности, соизмеримая с аналогичной характеристикой самого мехатронного устройства;

- высокая степень гибкости технического зрения, простота его переналадки на обработку изображений новой номенклатуры деталей за минимальное время силами персонала средней квалификации;

- низкая стоимость аппаратных и программных средств СТЗ [8].

В промышленном производстве СТЗ используются на операциях распознавания и сортировки деталей, их разбора из навала и укладки в кассеты, для измерения координат неподвижных и движущихся объектов, подлежащих захвату, определения взаимного расположения и ориентации деталей на сборочных участках, контроля качества обработки поверхности или качества лакокрасочного покрытия изделия, проверки соответствия размеров деталей чертежу, контроля траектории сварочного шва и т. п. (рис. 3.23). При нанесении лакокрасочных покрытий на детали СТЗ распознает их контуры и подает сигналы в систему управления краскопультом. Это позволяет направлять факел распыляемой краски только на детали, что экономит краску, снижает загрязнение и взрывоопасность рабочих помещений. Техническое зрение незаменимо при выполнении пооперационного контроля на участках сборки. Даже при использовании ручной сборки изделий СТЗ, анализируя правильность установки очередной детали, может известить сборщика о допущенной ошибке, а при невозможности ликвидации ошибки или нежелании человека сделать это - сформировать сообщение на более высокий уровень управления производством о допущенном браке. При автоматической сборке функции СТЗ более разнообразны: помимо анализа качества выполнения сборочных операций она позволяет по мере необходимости уточнять положение очередной детали и ее ориентацию относительно системы координат робота. При этом достигается снижение затрат на проектирование и изготовление питателей, подающих комплектующие изделия в зону сборки, что особенно важно при многономенклатурном производстве. Перед выполнением каких-либо манипуляций с объектами сборки система распознавания робота помогает системе управления ответить на три вопроса:

• что это за объект?

• где он расположен?

• как он сориентирован?