Sistemes visuals: com funcionen i com funcionen
Com que els robots no són organismes vius com els humans, no tenen ulls ni cervell, i per rebre informació visual necessiten dispositius sensorials tècnics especials anomenats sistemes visuals.
Els sistemes visuals ho permeten robots rebre imatges d'objectes i escenes de treball, transformar-les, processar-les i interpretar-les mitjançant un conjunt de dispositius digitals, de manera que el robot actuador pugui, d'acord amb aquestes dades, realitzar adequadament el treball.
En comparació amb els sistemes molt sensibles, els sistemes de visió són capaços de lliurar fins a un 90% d'informació visual a un robot perquè funcioni amb normalitat. Així, el problema d'implementar la visió artificial es resol en diversos passos: la informació es rep, es processa, després es segmenta i descriu, després es reconeix i s'interpreta.
La informació original proporcionada en forma d'imatge digital es processa prèviament, se n'elimina el soroll i es millora la qualitat de la imatge dels elements individuals d'una escena o objecte.A continuació, la informació es segmenta: l'escena es divideix condicionalment en parts que es reconeixen com a elements separats, cadascun dels quals es pot reconèixer i, a continuació, es destaquen els objectes d'interès.
Els objectes seleccionats s'examinen mitjançant paràmetres característics, que es descriuen amb matrius d'informació, de manera que, a més, és possible seleccionar els objectes necessaris per paràmetres. Els objectes necessaris es marquen i s'identifiquen mitjançant el programa. Finalment, els objectes identificats s'interpreten i es marquen com a pertanyents a un o altre grup d'objectes reconeixibles, després del qual s'estableixen les seves imatges visuals.
En el sistema de visió tècnica, la informació de la imatge, amb l'ajuda de convertidors optoelectrònics i sensors de vídeo, es presenta en forma de senyals elèctrics. Aquesta és essencialment una transformació primària. Normalment, la imatge es llegeix mitjançant una càmera òptica, un element sensible, un dispositiu d'escaneig, després del qual s'amplifica el senyal.
La informació així obtinguda es processa jeràrquicament. En primer lloc, la imatge és processada per processadors de vídeo. Aquí, el paràmetre clau és el contorn de la imatge, que s'estableix per les coordenades del conjunt de punts que la formen. A més, l'ordinador que forma part del sistema genera senyals de control per al robot.
Els sensors de vídeo es connecten a altres parts del sistema de visió mitjançant cables especials, com ara cables òptics, a través dels quals la informació es transmet a alta freqüència i amb pèrdues mínimes.
Els mateixos sensors de vídeo poden tenir elements de detecció puntuals, unidimensionals o bidimensionals.Els elements sensibles als punts són capaços de rebre radiació visible de petites parts de l'objecte i, per obtenir una imatge ràster completa, cal escanejar al llarg del pla.
Els sensors unidimensionals són més complexos, consisteixen en una línia d'elements puntuals que es mouen en relació amb l'objecte durant l'escaneig. Els elements 2D són essencialment una matriu d'elements puntuals discrets.
El sistema òptic projecta una imatge sobre l'element sensible, determinant prèviament la mida de l'àrea de treball coberta pel sensor. El sistema òptic té una lent d'obertura ajustable per ajustar la quantitat de llum entrant i la nitidesa del focus a mesura que canvia la distància de la lent al subjecte.
Una varietat de dispositius optoelectrònics poden actuar com a sensors de vídeo, des de transductors d'estat sòlid fins a càmeres de televisió basades en tubs de buit vidicon. La base de la visió tècnica és la percepció i el preprocessament de la informació d'aquests sensors, sense necessitat de recórrer a la intel·ligència artificial.
Aquest és el nivell més baix del sistema. El següent és l'anàlisi, la descripció i el reconeixement - aquí s'utilitzen ordinadors moderns i programari algorítmic complex - el nivell mitjà. El nivell més alt ja és la intel·ligència artificial.
Pràcticament en robots industrials Els sistemes de visió de primera generació estan molt estesos, proporcionant una qualitat de treball adequada amb imatges planes i objectes de formes senzilles. S'utilitzen per reconèixer, ordenar i col·locar peces, comprovar les dimensions de les peces, comparar-les amb un dibuix, etc.
Una implementació típica d'un sistema de visió té aquest aspecte. L'àrea de treball del robot, on es troben les peces, s'il·lumina amb llums.Per sobre de la zona de treball hi ha una càmera de televisió mòbil d'observació, des de la qual la informació de vídeo s'alimenta per cable a la unitat principal del sistema de visió tècnica.
Des de la unitat principal, la informació (en forma processada) s'alimenta a la unitat de control del robot. El dispositiu realitza la classificació de les peces, el seu embalatge ordenat en contenidors d'acord estricte amb la informació rebuda del programari del sistema de visió tècnica.
Els robots intel·ligents i adaptatius que s'estan desenvolupant activament avui dia, basats en sistemes de segona i tercera generació, són capaços de treballar amb imatges tridimensionals i objectes més complexos, fent mesures més precises i reconeixent objectes amb més cura i rapidesa.
La principal direcció de la investigació científica i tècnica d'avui és la millora dels sistemes de visió i programari i el seu suport algorítmic, la creació d'ordinadors especials, així com sistemes de visió fonamentalment nous, ja que l'ús de la robòtica és cada cop més demandat i l'àmbit del seu la implantació industrial està en constant expansió.
Actualment, s'estan desenvolupant dispositius sensibles més avançats per a robots, capaços de transmetre la màxima informació externa possible al robot. Ara està clar que els sensors complexos poden, en principi, percebre escenes i imatges com un tot, la qual cosa significa que en el futur els robots podran formar de manera independent accions proposades a l'espai de l'àrea de treball sense estímuls externs addicionals.
Vegeu també:Què és la visió artificial i com pot ajudar?