Thiết bị quan sát là một loại sensor đặc biệt, có khả năng nhận biết và xử lý hình ảnh của đối tợng. Thiết bị quan sát đợc ứng dụng rộng rãi trong dông nghiệp nói chung, song ứng dụng trong rôbốt là ứng dụng đặc trng nhất. Mặt khác, xử lý hình ảnh là một trong những lĩnh vực phát triển mạnh nhất của công nghệ thông tin hiện đại, nên thiết bị quan sát trên rôbốt gắn liền máy tính.
Với một hệ thống quan sát đơn giản rôbốt, để nhận biết 2 vật: một vật cao và một vật thấp. Hệ thống có một nguồn sáng và 2 sensor thu sáng. Nếu có vật cao trớc nguồn sáng thì cả 2 sensor đều nhận đợc ánh sáng phản xạ. Nếu chỉ có vật thấp thì chỉ riêng sensor thấp nhận đợc. Nếu không có vật nào thì không sensor nào nhận đợc tín hiệu. “Hình ảnh” của đối tợng chỉ gồm có 2 điểm ảnh ( trong kỹ thuật xử lý ảnh, điểm ảnh đợc gọi là pixel).
Vật cao Vật thấp sensor sensor Nguồn sáng Rôbốt Báo động PLC Hình 3-12 : Hệ thống quan sát 2 pixel
Tín hiệu về đối tơng, tuy chỉ có 2 pixel nhng cũng cần bộ phân tích, ví dụ một PLC. Nó sẽ đợc lập trình để:
- Báo hiệu cho rôbốt nếu vật cao trớc mặt. Vì vậy rôbốt chỉ phản ứng với vật cao.
- Nổi hiệu lệnh cho ngời nếu chỉ có vật thấp trớc mặt. Nh vậy, ngời chỉ phải phản ứng nếu gặp vật thấp.
Gọi hệ thống trên là “thiết bị quan sát” có thể hơi lạm dụng từ này và hệ thống nh vậy có lẽ không tồn tại trên thực tế, nhng nó cho một hình dung ban đầu về thiết bị quan sát.
Rôbốt R S2 32 RS232 Máy tính Bắt khung C am er a N gu ồn s án g dữ liệu số tín hiệu tương tự Băng tải Hình 3-13: Hệ thống nhận dạng chi tiết
Thiết bị quan sát thật sự (Hình 6.130 cũng có các bộ phận cơ bản nh hệ thống ví dụ ở trên. Đó là hệ thống đơn giản để nhận dạng chi tiết. Nó có khả năng phân biệt các chi tiết trong trờng quan sát của mình.
Hệ thống nhận dạng nói trên gồm có:
- Nguồn sáng: Tia sáng do nó phát ra sẽ bị phản xạ bởi vật và đợc thu bởi... - Camera, biến đổi quang năng thành điện năng, cung cấp cho ...
- Bộ thu ảnh, gồm mạch điện tử và phần mềm để phân tích tín hiệu thành các pixel và biểu diễn chúng dới dạng mã nhị phân. Sơ đồ bố trí các điểm ảnh gọi là bitmap. Sơ đồ này sẽ đợc chuyển tới...
- Máy tính để lu trữ và xử lý trực tiếp. Máy tính sẽ so sánh sơ đồ điểm ảnh của vật với sơ đồ điểm ảnh chuẩn (gọi là template) trong th viện để xem vật với sơ đồ điểm ảnh chuẩn (Gọi là template) trong th viện để xem vật thuộc loại nào.
Máy tính sẽ chỉ cho rôbốt biết chi tiết nó đang nhìn thấy là chi tiết nào, thông qua...
- Giao diện đầu ra. Nó chuyển tín hiệu từ hệ thống nhận dạng cho bộ điều khiển rôbốt. Ví dụ một mã “H” (Nếu chi tiết là hộp), mã “C” (Nếu chi tiết là cờ lê) sẽ đợc truyền theo giao diện chuẩn RS232.
- Thiết bị nhận dạng càng chính xác nếu số ảnh trên một đơn vị diện tích ảnh (Nghĩa là độ phân giải) càng lớn. Đơn vị chuẩn của độ phân giải là dpi. Màn hình máy tính có độ phân giải cỡ 100 dpi, còn máy in lazer thờng có độ phân giải cao hơn (Cỡ 300 dpi trở lên). Độ phân giải của ảnh càng lớn thì tốc độ xử lý và dung lợng bộ nhớ của máy tính càng phải cao. Khả năng nhận dạng chính xác của thiết bị quan sát cần cho những trờng hợp sau:
Phân biệt các chi tiết khá giống nhau. Phân biệt sản phẩm tốt và phế phẩm. Sử dụng màu sắc để nhận dạng đối tợng. Đo kích thớc chi tiết.
Nhận biết vật cản để tránh va chạm.
Nhận biết khoảng cách và hớng của chi tiết.
Nhận biết tốc độ và hớng chuyển động của đối tợng. Nhận biết đối tợng 3 chiều.
Các thiết bị nhận dạng mục tiêu của máy bay ném bom, nhận dạng đờng cho các ô tô tự lái... là những ví dụ về các thiết bị quan sát hiện đại.