Wizja robota: kompleksowa analiza zasad, komponentów i zastosowań
W dzisiejszej dobie szybkiego rozwoju technologicznego technologia wizyjna robotów stopniowo staje się jedną z kluczowych technologii w dziedzinie automatyzacji. Według danych, wielkość światowego rynku widzenia mechanicznego osiągnęła w 2021 roku 11,4 miliarda dolarów, a do 2022 roku liczba ta ma wzrosnąć do 12 miliardów dolarów, co wskazuje na ciągłą tendencję wzrostową. Oznacza to, że technologia widzenia robotycznego cieszy się coraz większym zainteresowaniem i zastosowaniem na całym świecie.
1, Projekt wizualny
Podstawowe funkcje
Rozpoznawanie: Funkcja rozpoznawania polega głównie na identyfikacji cech obiektu docelowego, takich jak jego wygląd. Wśród nich ważnymi wskaźnikami pomiaru zdolności rozpoznawania są dokładność i szybkość rozpoznawania kodów kreskowych.
Pomiar: Funkcja pomiaru może uzyskać jednostkę wielkości obrazu i dokładnie obliczyć wymiary geometryczne obiektu docelowego na obrazie. Wysoka precyzja i złożony pomiar kształtu to zalety widzenia maszynowego w tej funkcji.
Lokalizacja: lokalizacja jest obecnie szeroko stosowaną dziedziną, która umożliwia uzyskanie dwu-i trójwymiarowych-wymiarowych informacji o pozycji celów, przy czym głównymi wskaźnikami pomiaru są dokładność i szybkość.
Wykrywanie: pole wykrywania odpowiada za 50% funkcji widzenia maszynowego, a wykonywanie obliczeń jest trudne i obejmuje głównie wykrywanie wyglądu-po montażu i wykrywanie wad wyglądu.
Scenariusze zastosowań
Widzenie maszynowe w połączeniu z robotami przemysłowymi służy głównie do kierowania ruchem robota. Konkretne scenariusze można podzielić na chwytanie, wykrywanie i przetwarzanie itp. Kategorię chwytania można podzielić na zastosowania, takie jak załadunek i rozładunek, paletowanie, sortowanie itp. Kategoria procesu obejmuje głównie scenariusze zastosowań, takie jak klejenie, polerowanie, spawanie itp. i koncentruje się głównie na chwytaniu.
2. Skład i zasady układu wzrokowego
A. Skład systemu
Kamera wizyjna: jej główną funkcją jest przechwytywanie obrazów i zbieranie informacji o obrazie.
Źródło światła: Zapewnij stabilne źródło światła dla systemu wizualnego, aby robot mógł uzyskać wyraźniejsze obrazy.
Sprzęt komputerowy: w tym procesor, pamięć, dysk twardy itp., odpowiedzialny głównie za przetwarzanie obrazów, obliczenia algorytmów i przechowywanie.
Roboty: odbieraj dane wizualne, uzyskuj współrzędne fizyczne i wykonuj zautomatyzowane zadania produkcyjne w oparciu o instrukcje wizualne.
Urządzenie mechaniczne: obejmujące osprzęt, przenośniki taśmowe, podnoszone siedzenia i inne urządzenia peryferyjne, których główną funkcją jest pomaganie robotowi w wykonywaniu operacji fizycznych.
B. Klasyfikacja systemu
Widzenie jednooczne: jest to powszechnie używany system wizualny, w którym do akwizycji obrazu wykorzystuje się pojedynczą kamerę przemysłową, zazwyczaj zdolny do rejestrowania jedynie obrazów dwu-wymiarowych, i jest szeroko stosowany w dziedzinie inteligentnych robotów. Jednak ze względu na problemy z dokładnością obrazu i stabilnością danych często konieczna jest współpraca z innymi typami czujników.
Widzenie obuoczne: składa się z dwóch kamer i wykorzystuje zasadę triangulacji w celu uzyskania informacji o głębi sceny oraz może zrekonstruować trójwymiarowy-kształt i położenie otaczających obiektów. Zasada jest podobna do zasady ludzkiego oka i jest stosunkowo prosta.
Multivision: Używając wielu kamer, można zredukować martwe punkty i zmniejszyć prawdopodobieństwo błędnego wykrycia. Jest szeroko stosowany w montażu robotów przemysłowych i może dokładnie zidentyfikować i zlokalizować mierzony obiekt, poprawiając inteligencję i dokładność pozycjonowania robotów montażowych.
C. Zasada obrazowania
Obrazowanie wizualne głównie przetwarza wykryty obiekt na sygnał obrazu w oparciu o urządzenia do akwizycji obrazu (CMOS i CCD) i przesyła go do dedykowanego systemu przetwarzania obrazu. Konwertuj informacje o jasności i kolorze rozkładu pikseli na sygnały cyfrowe. System przetwarzania obrazu wyodrębnia cechy celu na podstawie tych sygnałów, takie jak powierzchnia, ilość, położenie, długość itp., i generuje wyniki zgodnie z ustaloną tolerancją i innymi warunkami, w tym rozmiarem, kątem, liczbą, kwalifikacją/niekwalifikowanym, obecnością/nieobecnością itp., aby uzyskać funkcję automatycznego rozpoznawania, a następnie sterować działaniem-sprzętu na miejscu w oparciu o wyniki dyskryminacji.
3. Różnica pomiędzy CCD i CMOS
Kamery CCD wykorzystują matrycę CCD do konwersji obrazów optycznych na sygnały cyfrowe w celu transmisji. Czujniki CCD do przetwarzania obrazu wykorzystują jeden lub kilka węzłów wyjściowych do odczytu sygnału, przy dobrej spójności transmisji i możliwości odczytania całej informacji o obrazie. Jednakże szerokość pasma sygnału wyjściowego wymaga wzmocnienia, co powoduje duże zużycie energii.
Kamery CMOS wykorzystują technologię CMOS do konwersji obrazów optycznych na sygnały cyfrowe do transmisji, wykorzystując do transmisji pojedynczy piksel, co pozwala uzyskać wzmocnienie sygnału o pojedynczym pikselu i niezwykle wysoką szybkość skanowania obrazu, ale występują defekty w spójności sygnału.
Zastosowanie technologii robotycznej wizji w dziedzinie automatyki stale się rozwija i pogłębia. Biorąc pod uwagę różne aspekty, takie jak wzrost wielkości rynku, różnorodność funkcji, złożoność składu systemu i naukowy charakter zasad obrazowania, technologia ta niewątpliwie odegra w przyszłości ważniejszą rolę w wielu dziedzinach, takich jak produkcja przemysłowa i inteligentne roboty.