Robot Vision: A Comprehensive Analysis of Principles, Components and Applications
Στη σημερινή εποχή της ραγδαίας τεχνολογικής ανάπτυξης, η τεχνολογία όρασης ρομπότ γίνεται σταδιακά μία από τις βασικές τεχνολογίες στον τομέα του αυτοματισμού. Σύμφωνα με στοιχεία, το μέγεθος της παγκόσμιας αγοράς του μηχανικού οράματος έφτασε τα 11,4 δισεκατομμύρια δολάρια το 2021 και μέχρι το 2022, ο αριθμός αυτός αναμένεται να αυξηθεί στα 12 δισεκατομμύρια δολάρια, υποδηλώνοντας μια συνεχή ανοδική τάση. Αυτό δείχνει ότι η τεχνολογία όρασης ρομπότ λαμβάνει αυξανόμενη προσοχή και εφαρμογή παγκοσμίως.
1, Εικαστικό έργο
Βασικές λειτουργίες
Αναγνώριση: Η λειτουργία αναγνώρισης περιλαμβάνει κυρίως τον προσδιορισμό των χαρακτηριστικών του αντικειμένου στόχου, όπως η εμφάνισή του. Μεταξύ αυτών, η ακρίβεια και η ταχύτητα αναγνώρισης barcode είναι σημαντικοί δείκτες για τη μέτρηση της ικανότητας αναγνώρισης.
Μέτρηση: Η συνάρτηση μέτρησης μπορεί να λάβει τη μονάδα μεγέθους της εικόνας και να υπολογίσει με ακρίβεια τις γεωμετρικές διαστάσεις του αντικειμένου στόχου στην εικόνα. Η υψηλή ακρίβεια και η πολύπλοκη μέτρηση σχήματος είναι τα πλεονεκτήματα της μηχανικής όρασης σε αυτή τη λειτουργία.
Εντοπισμός: Η τοπική προσαρμογή είναι επί του παρόντος ένα ευρέως χρησιμοποιούμενο πεδίο που μπορεί να λάβει δισδιάστατες και τρισδιάστατες- πληροφορίες θέσης στόχων, με την ακρίβεια και την ταχύτητα να είναι οι κύριοι δείκτες μέτρησης.
Ανίχνευση: Το πεδίο ανίχνευσης αντιπροσωπεύει το 50% των λειτουργιών μηχανικής όρασης και η υλοποίηση των υπολογισμών είναι δύσκολη, κυρίως που περιλαμβάνει την ανίχνευση εμφάνισης μετά τη{1}}συναρμολόγηση και την ανίχνευση ελαττώματος γρατσουνιών εμφάνισης.
Σενάρια εφαρμογής
Η μηχανική όραση σε συνδυασμό με βιομηχανικά ρομπότ χρησιμοποιείται κυρίως για την καθοδήγηση της κίνησης του ρομπότ. Τα συγκεκριμένα σενάρια μπορούν να χωριστούν σε σύλληψη, ανίχνευση και επεξεργασία κ.λπ. Η κατηγορία αρπαγής μπορεί να υποδιαιρεθεί σε εφαρμογές όπως φόρτωση και εκφόρτωση, παλετοποίηση, διαλογή κ.λπ. Η κατηγορία διεργασίας περιλαμβάνει κυρίως σενάρια εφαρμογής όπως κόλληση, στίλβωση, συγκόλληση κ.λπ., και επικεντρώνεται κυρίως στην σύλληψη.
2, Σύνθεση και αρχές του οπτικού συστήματος
ένα. Σύνθεση Συστήματος
Οπτική κάμερα: Η κύρια λειτουργία της είναι η λήψη εικόνων και η συλλογή πληροφοριών εικόνας.
Πηγή φωτός: Παρέχετε μια σταθερή σκηνή πηγής φωτός για το οπτικό σύστημα, έτσι ώστε το ρομπότ να αποκτά πιο καθαρές εικόνες.
Υλικό υπολογιστή: συμπεριλαμβανομένης της CPU, της μνήμης, του σκληρού δίσκου κ.λπ., που είναι κυρίως υπεύθυνο για την επεξεργασία εικόνων, τους υπολογισμούς αλγορίθμων και την αποθήκευση.
Ρομπότ: Λήψη οπτικών δεδομένων, λήψη φυσικών συντεταγμένων και εκτέλεση αυτοματοποιημένων εργασιών παραγωγής με βάση οπτικές οδηγίες.
Μηχανική συσκευή: συμπεριλαμβανομένων των εξαρτημάτων, των ιμάντων μεταφοράς, των ανυψωτικών καθισμάτων και άλλων περιφερειακών, η κύρια λειτουργία είναι να βοηθά το ρομπότ στην ολοκλήρωση των φυσικών λειτουργιών.
σι. Ταξινόμηση συστήματος
Μονόφθαλμη όραση: Πρόκειται για ένα ευρέως χρησιμοποιούμενο οπτικό σύστημα που χρησιμοποιεί μία μόνο βιομηχανική κάμερα για λήψη εικόνων, που συνήθως μπορεί να τραβήξει μόνο εικόνες δύο-διαστάσεων και χρησιμοποιείται ευρέως στον τομέα των ευφυών ρομπότ. Ωστόσο, λόγω προβλημάτων με την ακρίβεια της εικόνας και τη σταθερότητα των δεδομένων, είναι συχνά απαραίτητο να συνεργαστείτε με άλλους τύπους αισθητήρων.
Διόφθαλμη όραση: αποτελείται από δύο κάμερες, χρησιμοποιεί την αρχή του τριγωνισμού για να αποκτήσει πληροφορίες βάθους της σκηνής και μπορεί να ανακατασκευάσει το τρισδιάστατο-σχήμα και τη θέση των γύρω αντικειμένων. Η αρχή είναι παρόμοια με αυτή του ανθρώπινου ματιού και είναι σχετικά απλή.
Πολυόραση: Με τη χρήση πολλαπλών καμερών, τα τυφλά σημεία μπορούν να μειωθούν και η πιθανότητα λανθασμένης ανίχνευσης μπορεί να μειωθεί. Χρησιμοποιείται ευρέως στον τομέα συναρμολόγησης βιομηχανικών ρομπότ και μπορεί να αναγνωρίσει και να εντοπίσει με ακρίβεια το μετρούμενο αντικείμενο, βελτιώνοντας την ευφυΐα και την ακρίβεια τοποθέτησης των ρομπότ συναρμολόγησης.
ντο. Αρχή απεικόνισης
Η οπτική απεικόνιση μετατρέπει κυρίως το ανιχνευμένο αντικείμενο σε σήμα εικόνας που βασίζεται σε συσκευές λήψης εικόνας (CMOS και CCD) και το μεταδίδει σε ένα αποκλειστικό σύστημα επεξεργασίας εικόνας. Μετατρέψτε τις πληροφορίες φωτεινότητας και χρώματος της κατανομής pixel σε ψηφιακά σήματα. Το σύστημα επεξεργασίας εικόνας εξάγει χαρακτηριστικά του στόχου με βάση αυτά τα σήματα, όπως εμβαδόν, ποσότητα, θέση, μήκος κ.λπ., και εξάγει αποτελέσματα σύμφωνα με προκαθορισμένη ανοχή και άλλες συνθήκες, όπως μέγεθος, γωνία, αριθμός, κατάλληλος/ακατάλληλο, παρουσία/απουσία κ.λπ., προκειμένου να επιτύχει λειτουργία αυτόματης αναγνώρισης και, στη συνέχεια, ελέγχει τη δράση του εξοπλισμού διάκρισης{{4}.
3. Η διαφορά μεταξύ CCD και CMOS
Οι κάμερες CCD χρησιμοποιούν CCD για να μετατρέψουν τις οπτικές εικόνες σε ψηφιακά σήματα για μετάδοση. Οι αισθητήρες επεξεργασίας εικόνας CCD χρησιμοποιούν έναν ή λίγους κόμβους εξόδου για την ανάγνωση του σήματος, με καλή συνέπεια μετάδοσης και δυνατότητα ανάγνωσης ολόκληρων των πληροφοριών εικόνας. Ωστόσο, το εύρος ζώνης του σήματος εξόδου πρέπει να ενισχυθεί, με αποτέλεσμα την υψηλή κατανάλωση ενέργειας.
Οι κάμερες CMOS χρησιμοποιούν CMOS για να μετατρέψουν οπτικές εικόνες σε ψηφιακά σήματα για μετάδοση, χρησιμοποιώντας ένα μόνο εικονοστοιχείο για μετάδοση, το οποίο μπορεί να επιτύχει ενίσχυση σήματος ενός εικονοστοιχείου και εξαιρετικά υψηλό ρυθμό σάρωσης εικόνας, αλλά υπάρχουν ελαττώματα στη συνέπεια του σήματος.
Η εφαρμογή της τεχνολογίας ρομποτικής όρασης στον τομέα του αυτοματισμού διευρύνεται και εμβαθύνει συνεχώς. Από διάφορες πτυχές, όπως η ανάπτυξη του μεγέθους της αγοράς, η ποικιλομορφία των λειτουργιών, η πολυπλοκότητα της σύνθεσης του συστήματος και η επιστημονική φύση των αρχών απεικόνισης, αυτή η τεχνολογία θα παίξει αναμφίβολα σημαντικότερο ρόλο σε πολλούς τομείς όπως η βιομηχανική παραγωγή και τα ευφυή ρομπότ, στο μέλλον.