7.3.2 Датчики геометрических величин

Геометрические величины (расстояние до объектов, скорость их движения, размеры объектов и т.д.) в робототехнике измеряются с помощью локационных систем. Измерительная информация этих систем получается и преобразуется на основе ряда физических методов: акустических, магнитных, оптических, радиационных, разноволновых, тепловых, электрических, электромагнитных, пневматических.

На базе этих методов для локационных систем проводят разработку и усовершенствование многих типов преобразователей: вихротоковых, пьезоэлектрических, полупроводниковых, волоконно-оптических и т.д.

Локационные системы роботов делятся на две группы:

а) информационные локационные системы (они предназначены для формирования управления роботом);

б) локационные системы безопасности (они используются для защиты робота от столкновений с посторонними предметами).

В робототехнике широко применяются:

а) акустические локационные датчики (особенно ультразвуковые);

б) оптические локационные датчики (особенно лазерные);

в) электромагнитные.

8. Система технического зрения промышленных роботов

8.1. Общие сведенья о системах технического зрения пр

Среди систем адоптации роботов наибольшей информационной емкостью обладают системы технического зрения (СТЗ), сообщающие роботу информацию о свойствах объекта и среде манипулирования посредством преобразования, анализа и обработки информации с помощью ЭВМ.

Приемниками и первичными преобразователями видеоинформации в СТЗ служат как телевизионные камеры промышленного телевидения на основе на основе вакуумных трубок типа видикон, так и различные твердотельные преобразователи, например, ПЗС-камеры, ПЗС-линейки, фотоматричные преобразователи и т.д.

Видеодатчики в СТЗ могут быть закреплены на захвате робота, а могут находиться в фиксированном положении. Большинство современных СТЗ используют неподвижные камеры, расположенные над рабочей зоной робота. Недостаток такой схемы расположения камеры в том, что манипулятор иногда может частично или полностью закрывать объект. Кроме того, в этом случае появляются ошибки параллакса (рис 8.1).

Рис. 8.1.

В случае установки камеры на захвате робота (система «глаз в руке») частичное закрытие объекта манипулятором отсутствует. Нет и ошибок параллакса. Кроме того, в этом случае можно использовать камеры со значительно более низкой разрешающей способностью. Однако установка камеры на захвате робота увеличивает массу захватного устройства и тем самым ухудшает динамику манипулятора.

С помощью СТЗ осуществляется обнаружение, распознавание (идентификация) объек-тов, определение их местоположения и координат. По выполняемым функциям СТЗ делятся на три типа: распознающие, обзорно-информационные и измерительные. Нередко в одной СТЗ сочетается несколько функций.

Существует множество способов распознавания объектов. В СТЗ роботов находят применение упрощенные метода распознавания: по геометрическим признакам объектов, по характерным конструктивным элементам объектов ( число отверстий, расстояние между отверстиями и др.).

В некоторых случаях в качестве признаков для распознавания объектов в СТЗ используются специально нанесенные на объекты метки. Метками могут служить стилизованные надписи, штрихованные линии (штриховой код), геометрические фигуры.

Главным, хотя и противоречивым, требованием к СТЗ является функционирование в реальном масштабе времени, т.е. скоростью течения технологического процесса. Для большинства технологических операций требуемое быстродействие находится в пределах менее одной секунды.

Сегодня серийно выпускается большое число промышленных СТЗ. Более десятка производителей прелагают полные комплекты СТЗ, в состав которых входят телевизионные камеры, вычислительные машины, программное обеспечение, тестовые программы и интерфейсы с другими системами.

Даже наиболее совершенные СТЗ имеют ограничения на области применения используемые способы обработки визуальной информации.

Как правило, они не могут работать с объектами, расположенными под произвольным углом зрения в трехмерном пространстве, а производят обработку только двухмерных изображений. Большинство из них требует применения специальных условий освещения, а интересующие пользователя объекты должны предъявляться поочередно. Имеются системы, которые обрабатывают информацию о нескольких объектах, находящихся одновременно в поле зрения, однако изображения наблюдаемых объектов не должны перекрываться.

В настоящее время в исследовательских институтах и лабораториях ведутся работы по преодолению перечисленных ограничений.