3. 2C ảm biến trong rụbốt cụng nghiệp 2.1 Giới thiệu chung:
3.2.2.5 Thiết bị quan sỏt (Visual System)
Thiết bị quan sỏt là một loại sensor đặc biệt, cú khả năng nhận biết và xử lý hỡnh ảnh của đối tượng. Thiết bị quan sỏt được ứng dụng rộng rói trong cụng nghiệp núi chung, song ứng dụng trong rụbốt là ứng dụng đặc trưng nhất. Mặt khỏc, xử lý hỡnh ảnh là một trong những lĩnh vực phỏt triển mạnh nhất của cụng nghệ thụng tin hiện đại, nờn thiết bị quan sỏt trờn rụbốt gắn liền mỏy tớnh.
Với một hệ thống quan sỏt đơn giản rụbốt, để nhận biết 2 vật: một vật cao và một vật thấp. Hệ thống cú một nguồn sỏng và 2 sensor thu sỏng. Nếu cú vật cao trước nguồn sỏng thỡ cả 2 sensor đều nhận được ỏnh sỏng phản xạ. Nếu chỉ cú vật thấp thỡ chỉ riờng sensor thấp nhận được. Nếu khụng cú vật nào thỡ khụng sensor nào nhận được tớn hiệu. “Hỡnh ảnh” của đối tượng chỉ gồm cú 2 điểm ảnh ( trong kỹ thuật xử lý ảnh, điểm ảnh được gọi là pixel).
Vật cao Vật thấp sensor sensor Nguồn sáng Rôbốt Báo động PLC Hỡnh 3-12 : Hệ thống quan sỏt 2 pixel
Tớn hiệu vềđối tương, tuy chỉ cú 2 pixel nhưng cũng cần bộ phõn tớch, vớ dụ một PLC. Nú sẽđược lập trỡnh để:
- Bỏo hiệu cho rụbốt nếu vật cao trước mặt. Vỡ vậy rụbốt chỉ phản ứng với vật cao.
- Nổi hiệu lệnh cho người nếu chỉ cú vật thấp trước mặt. Như vậy, người chỉ phải phản ứng nếu gặp vật thấp.
Gọi hệ thống trờn là “thiết bị quan sỏt” cú thể hơi lạm dụng từ này và hệ thống như vậy cú lẽ khụng tồn tại trờn thực tế, nhưng nú cho một hỡnh dung ban đầu về thiết bị quan sỏt.
Rôbốt RS232 RS232 Máy tính Bắt khung Camer a Ngu ồn sán g dữ liệu số tín hiệu t−ơng tự Băng tải Hỡnh 3-13: Hệ thống nhận dạng chi tiết Thiết bị quan sỏt thật sự (Hỡnh 6.130 cũng cú cỏc bộ phận cơ bản như hệ thống vớ dụ ở trờn. Đú là hệ thống đơn giản để nhận dạng chi tiết. Nú cú khả năng phõn biệt cỏc chi tiết trong trường quan sỏt của mỡnh.
Hệ thống nhận dạng núi trờn gồm cú:
- Nguồn sỏng: Tia sỏng do nú phỏt ra sẽ bị phản xạ bởi vật và được thu bởi...
- Camera, biến đổi quang năng thành điện năng, cung cấp cho ...
- Bộ thu ảnh, gồm mạch điện tử và phần mềm để phõn tớch tớn hiệu thành cỏc pixel và biểu diễn chỳng dưới dạng mó nhị phõn. Sơ đồ bố trớ cỏc điểm ảnh gọi là bitmap. Sơđồ này sẽđược chuyển tới...
- Mỏy tớnh để lưu trữ và xử lý trực tiếp. Mỏy tớnh sẽ so sỏnh sơ đồ điểm ảnh của vật với sơ đồđiểm ảnh chuẩn (gọi là template) trong thư viện để xem vật với sơ đồ điểm ảnh chuẩn (Gọi là template) trong thư viện để xem vật thuộc loại nào. Mỏy tớnh sẽ chỉ cho rụbốt biết chi tiết nú đang nhỡn thấy là chi tiết nào, thụng qua...
- Giao diện đầu ra. Nú chuyển tớn hiệu từ hệ thống nhận dạng cho bộ điều khiển rụbốt. Vớ dụ một mó “H” (Nếu chi tiết là hộp), mó “C” (Nếu chi tiết là cờ lờ) sẽđược truyền theo giao diện chuẩn RS232.
- Thiết bị nhận dạng càng chớnh xỏc nếu sốảnh trờn một đơn vị diện tớch ảnh (Nghĩa là độ phõn giải) càng lớn. Đơn vị chuẩn của độ phõn giải là dpi. Màn hỡnh mỏy tớnh cú độ phõn giải cỡ 100 dpi, cũn mỏy in lazer thường cú độ phõn giải cao hơn (Cỡ 300 dpi trở lờn). Độ phõn giải của ảnh càng lớn thỡ tốc độ xử lý và dung lượng bộ nhớ của mỏy tớnh càng phải cao. Khả năng nhận dạng chớnh xỏc của thiết bị quan sỏt cần cho những trường hợp sau:
Phõn biệt cỏc chi tiết khỏ giống nhau. Phõn biệt sản phẩm tốt và phế phẩm. Sử dụng màu sắc để nhận dạng đối tượng. Đo kớch thước chi tiết.
Nhận biết vật cản để trỏnh va chạm.
Nhận biết khoảng cỏch và hướng của chi tiết.
Nhận biết tốc độ và hướng chuyển động của đối tượng. Nhận biết đối tượng 3 chiều.
Cỏc thiết bị nhận dạng mục tiờu của mỏy bay nộm bom, nhận dạng đường cho cỏc ụ tụ tự lỏi... là những vớ dụ về cỏc thiết bị quan sỏt hiện đại.