Systèmes visuels - comment ils fonctionnent et comment ils fonctionnent

Étant donné que les robots ne sont pas des organismes vivants comme les humains, ils n'ont ni yeux ni cerveau, et pour recevoir des informations visuelles, ils ont besoin de dispositifs sensoriels techniques spéciaux appelés systèmes visuels.

Les systèmes visuels permettent des robots recevoir des images d'objets et de scènes de travail, les transformer, les traiter et les interpréter à l'aide d'un ensemble de dispositifs numériques, afin que l'actionneur du robot puisse ensuite, conformément à ces données, effectuer adéquatement le travail.

Par rapport aux systèmes très sensibles, ce sont les systèmes de vision qui sont capables de fournir jusqu'à 90 % d'informations visuelles à un robot pour qu'il fonctionne normalement. Ainsi, le problème de mise en œuvre de la vision artificielle est résolu en plusieurs étapes : l'information est reçue, traitée, puis segmentée et décrite, puis reconnue et interprétée.

Les informations d'origine fournies sous la forme d'une image numérique sont prétraitées, le bruit en est supprimé, la qualité d'image des éléments individuels d'une scène ou d'un objet est améliorée.Les informations sont ensuite segmentées - la scène est conditionnellement divisée en parties reconnues comme des éléments distincts, chacun pouvant être reconnu, puis les objets d'intérêt sont mis en évidence.

Les objets sélectionnés sont examinés par des paramètres caractéristiques, qui sont décrits avec des tableaux d'informations, de sorte qu'il est en outre possible de sélectionner les objets nécessaires par des paramètres. Les objets requis sont marqués et identifiés à l'aide du programme. Enfin, les objets identifiés sont interprétés et marqués comme appartenant à l'un ou l'autre groupe d'objets reconnaissables, après quoi leurs images visuelles sont établies.

Dans le système de vision technique, les informations d'image, à l'aide de convertisseurs optoélectroniques et de capteurs vidéo, sont présentées sous forme de signaux électriques. Il s'agit essentiellement d'une transformation primaire. Habituellement, l'image est lue à l'aide d'une caméra optique, d'un élément sensible, d'un dispositif de balayage, après quoi le signal est amplifié.

Les informations ainsi obtenues sont traitées de manière hiérarchique. Tout d'abord, l'image est traitée par des processeurs vidéo. Ici, le paramètre clé est le contour de l'image, qui est fixé par les coordonnées de l'ensemble des points qui le composent. De plus, l'ordinateur qui fait partie du système génère des signaux de commande pour le robot.

Les capteurs vidéo sont connectés à d'autres parties du système de vision à l'aide de câbles spéciaux, tels que des câbles optiques, à travers lesquels les informations sont transmises à haute fréquence et avec une perte minimale.

Les capteurs vidéo eux-mêmes peuvent avoir des éléments de détection ponctuels, unidimensionnels ou bidimensionnels.Les éléments sensibles aux points sont capables de recevoir le rayonnement visible de petites parties de l'objet, et pour obtenir une image tramée complète, il est nécessaire de balayer le long du plan.

Les capteurs unidimensionnels sont plus complexes, ils consistent en une ligne d'éléments ponctuels qui se déplacent par rapport à l'objet lors du balayage. Les éléments 2D sont essentiellement une matrice d'éléments ponctuels discrets.

Le système optique projette une image sur l'élément sensible, la taille de la zone de travail couverte par le capteur étant déterminée à l'avance. Le système optique dispose d'un objectif à ouverture réglable pour ajuster la quantité de lumière entrante et la netteté de la mise au point lorsque la distance entre l'objectif et le sujet change.

Une variété de dispositifs optoélectroniques peuvent agir comme des capteurs vidéo, des transducteurs à semi-conducteurs aux caméras de télévision à tube à vide vidicon. La base de la vision technique est la perception et le pré-traitement des informations issues de ces capteurs, sans avoir recours à l'intelligence artificielle.

C'est le niveau le plus bas du système. Vient ensuite l'analyse, la description et la reconnaissance - ici, des ordinateurs modernes et des logiciels algorithmiques complexes sont utilisés - le niveau intermédiaire. Le plus haut niveau est déjà l'intelligence artificielle.

Pratiquement dans les robots industriels les systèmes de vision de première génération sont répandus, offrant une qualité de travail adéquate avec des images plates et des objets aux formes simples. Ils permettent de reconnaître, trier et placer des pièces, vérifier les dimensions des pièces, les comparer à un dessin, etc.

Une implémentation typique d'un système de vision ressemble à ceci. La zone de travail du robot, où se trouvent les pièces, est éclairée par des lampes.Au-dessus de la zone de travail se trouve une caméra de télévision mobile d'observation, à partir de laquelle les informations vidéo sont transmises par câble à l'unité principale du système de vision technique.

Depuis l'unité principale, les informations (sous forme traitée) sont transmises à l'unité de commande du robot. L'appareil effectue le tri des pièces, leur emballage ordonné dans des conteneurs en stricte conformité avec les informations reçues du logiciel du système de vision technique.

Les robots intelligents et adaptatifs qui sont activement développés aujourd'hui, basés sur des systèmes de deuxième et troisième génération, sont capables de travailler avec des images tridimensionnelles et des objets plus complexes, d'effectuer des mesures plus précises et de reconnaître les objets plus soigneusement et plus rapidement.

La direction principale de la recherche scientifique et technique est aujourd'hui l'amélioration des systèmes et logiciels de vision et de leur support algorithmique, la création d'ordinateurs spéciaux, ainsi que de systèmes de vision fondamentalement nouveaux, car l'utilisation de la robotique est de plus en plus demandée et le domaine de son la mise en œuvre industrielle est en constante expansion.

Aujourd'hui, des dispositifs sensibles plus avancés pour robots sont en cours de développement, capables de transmettre autant d'informations externes que possible au robot. Il est maintenant clair que des capteurs complexes peuvent, en principe, percevoir des scènes et des images dans leur ensemble, ce qui signifie qu'à l'avenir, les robots pourront former indépendamment des actions ciblées dans l'espace de la zone de travail sans stimuli externes supplémentaires.

Voir également:Qu'est-ce que la vision artificielle et comment peut-elle aider ?