Разделы: Машиностроение
Размещена 01.06.2018. Последняя правка: 29.05.2018.
Просмотров - 2132

Исследование системы технического зрения и разработка программы обработки изображений

Алпатов Дмитрий Андреевич

Магистр

МГТУ "Станкин"

Магистр

Поливанов Александр Юрьевич кандидат технических наук, доцент

УДК 21474

Введение.

Применение промышленных роботов при производстве какой-либо продукции приносит неоспоримую выгоду производителю. Повышается объем и качество выпускаемой продукции, обеспечивается круглосуточный режим работы, снижается себестоимость продукции, снижается или полностью исключается привлечение рабочих на роботизированных участках производства, а вместе с тем и расходы на заработную плату, пенсионные и страховые отчисления. В случаях наличия опасных вредных производственных факторов, уменьшается число лиц, подверженных воздействию этих факторов. Системы технического зрения (СТЗ) или, как их еще называют, машинного зрения (от англ. machine vision) являются мощнейшим элементом очувствления промышленных систем. Что является следствием их высокой степени информативности и гибкости настройки. Подобно тому, как органы зрения обеспечивают до 90 % всей воспринимаемой человеком информации, СТЗ являясь, по своей сути, искусственным аналогом человеческого зрения, в одном только кадре видеоизображения несут до 10⁶ бит информации.

Задачи.

1. Рассмотреть принцип построения СТЗ.
2. Способы крепления камеры.
3. Написание программы обработки входного изображения.

Принципы построения СТЗ.

В данной работе рассматриваются СТЗ и принцип их построения для использования в промышленной робототехнике, управления роботами на основе данных СТЗ. Безусловно, программного управления манипулятором робота никто не отменяет, техническое зрение позволяет адаптировать выполнение рабочей программы в соответствии с конкретной ситуацией в рабочей зоне (Рис 1.).

 

 

Рис. 1. Общий принцип работы СТЗ.

 

Классической задачей, стоящей перед СТЗ промышленного робота (ПР) является определение положения объекта манипулирования в рабочем пространстве робота. Сюда можно отнести определение положения объекта или его части с целью ориентации обрабатывающего инструмента робота. СТЗ так же решает задачи направления движения рабочего инструмента по определенной траектории на обрабатываемом объекте.

Способ установки камеры

В связи с тем, что большинство СТЗ относятся к двумерным системам, первоначально большое распространение получила установка камер над всей сценой, что было удобно для определения положения предметов в пространстве. В современных РТК камеры, как правило, располагаются на звене робота. Это позволяет наблюдать строго за собираемым узлом, обеспечивая контроль сопряжения деталей. Принципиальным различием этих двух способов крепления является то, что система координат изображения, при подвижном видеосенсоре, перемещается в пространстве вместе с ним, а для определения координат объекта необходимо решать обратную задачу кинематики . Что для каждой модели манипулятора является частным случаем. Вот почему СТЗ с таким способом крепления разрабатывают, в основном, сами производители ПР.

СТЗ для анализа изображений используют программное обеспечение, устанавливаемое на обычных ПК, такой анализ требователен к аппаратным ресурсам, поэтому ПК должны обладать высоким быстродействием. Это позволяет вносить элемент универсальности в использование СТЗ. В то же время, если программа анализа работает непосредственно в операционной системе Microsoft семейства Windows, это не дает ей возможности работать в реальном времени.

Обработка изображения.

Для обработки изображения с помощью цифровой вычислительной машины его вначале преобразуют в оцифрованное изображение. Оно является дискретным массивом чисел, представляющих значения яркости и цвета в точках дискретной сетки в картинной плоскости. Или же средние значения в окрестности этих точек. Элементы массива называются пикселями (сокращение от английского элемент картинки). Во многих задачах в каждой выбранной точке отсчёта измеряется только одно значение, представляющее яркость изображения в этой точке. В задачах, требующих информации о цвете, в каждой точке отсчёта измеряется несколько значений, представляющих яркость в наборе k спектральных диапазонов. То есть, каждому пикселю соответствует множество из k значений.

 

 

Рис.2. Программа обработки изображения.

В данной программе мы можем наложить на изображения определенные маски, перевести изображение в черно белое, установить пороговое ограничение, изменить яркость и получить гистограмму изображения.

Вывод.

В данной работе рассмотрены современные принципы построения СТЗ в промышленной робототехнике, способы крепления камеры и методы обработки изображений.  Предложенная программа может быть использована для улучшения полученного с камеры изображения

1. Клевалин В. А. «Адаптивные робототехнические комплексы с системой технического зрения»: Учебное пособие. – М.: МГТУ "СТАНКИН", 2000. – 89 с.
2. Яне Б. «Цифровая обработка изображений». Москва: Техносфера, 2007. – 584 с.
3. Прэтт У. Цифровая обработка изображений: Пер. с англ.—М.: Мир, 1982.— Кн.1 — 312 с.

Рецензии:

1.06.2018, 17:34 Феофанов Александр Николаевич
Рецензия: Статья актуальна и представляет интерес для специалистов. В выводе указано, что предложены "принципы построения СТЗ в промышленной робототехнике, способы крепления камеры и методы обработки изображений". Но в статье указано только по одному принципу, способу и методу, как я понял. На мой взгляд, необходимо добавить конечный результат (гистограмму изображения), чтобы был виден результат и статья была полностью законченной. Статья может быть рекомендована к публикации после доработки. Д.т.н., проф. Феофанов А.Н.

2.06.2018, 10:53 Петрухин Геннадий Михайлович
Рецензия: Можно только приветствовать присутствие моложых соискателей в информационном пространстве. Но, в конкретном случае, представленная информация может рассматриваться только как "невнятная" реклама некоей программы для обработки изображений. Статья, к сожалению, не рекомендуется в таком виде к опубликованию. Петрухин Г.М.

4.06.2018, 9:44 Феофанов Александр Николаевич
Рецензия: Статья недоработана и требует правок! Техническое зрение применяли и на советских предприятиях для автоматизированного контроля качества продукции. Отсюда вопрос в чем или в каких применяемых средствах ваша новизна? Вначале очень затянуто о роботизации производства со всеми вытекающими, и потом резкий скачок на систему технического зрения. Отсюда складывается неприятное ощущение о надерганном тексте – нужен плавный переход между этими частями. Из самой статьи неясно чем и как вы будете обрабатывать изображения: фильтрами Adobe Photoshop или нейронными сетями? Если обработку Вы хотите сделать последними методом, вот статья отражающая передовой край в этой области: https://www.sciencedaily.com/releases/2017/11/171113123641.htm Также Вы приводите в тексте статьи окно программы (вроде как написанной Вами), но нет ни одного пояснения что это за пункты меню она имеет, какой алгоритм работы (хотя бы подразумевается). Из всего выше перечисленного явно следует что название: «…разработка программы обработки изображений» - не раскрывает заявленную тему. Нет расшифровки аббревиатуры РТК! Для примера посмотрите статью вашего предшественника http://sci-article.ru/stat.php?i=1495107303

5.06.2018, 14:29 Сулейманова Лилия Ирфановна
Рецензия: В рецензируемой работе описана система технического зрения и заявлена программа обработки изображений. Тема является актуальной, поскольку СТЗ обладает уникальными возможностями, которые обеспечивают увеличение быстродействия и точности работы оборудования. Благодаря этому снижаются затраты и повышается производительность – а значит, система дает Вам дополнительные конкурентные преимущества. К рецензируемой работе имеются следующие замечания: - статья носит описательный характер, что недопустимо для научного журнала. Поскольку в названии статьи заявлена разработка программы обработки изображений, необходимо ее описать, показать ее новизну, достоинства, сравнить с существующими программами, привести алгоритмы работы программы; -из статьи не видно значимости проделанной работы. Вывод: рецензируемая работа может быть рекомендована к опубликованию только после глубокой переработки. К.т.н., Сулейманова Л.И.



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий