الأنظمة المرئية - كيف تعمل وكيف تعمل

نظرًا لأن الروبوتات ليست كائنات حية مثل البشر ، فليس لها عيون وأدمغة ، ومن أجل تلقي المعلومات المرئية ، فإنها تحتاج إلى أجهزة حسية تقنية خاصة تسمى الأنظمة البصرية.

تسمح الأنظمة المرئية الروبوتات تلقي صور لأشياء العمل ومشاهده وتحويلها ومعالجتها وتفسيرها باستخدام مجموعة من الأجهزة الرقمية ، بحيث يمكن لمشغل الروبوت بعد ذلك ، وفقًا لهذه البيانات ، أداء العمل بشكل مناسب.

بالمقارنة مع الأنظمة الحساسة للغاية ، فإن أنظمة الرؤية هي القادرة على تقديم ما يصل إلى 90٪ من المعلومات المرئية إلى الروبوت ليعمل بشكل طبيعي. وبالتالي ، يتم حل مشكلة تنفيذ الرؤية الآلية في عدة خطوات: يتم استلام المعلومات ومعالجتها ثم تقسيمها ووصفها ثم التعرف عليها وتفسيرها.

تتم معالجة المعلومات الأصلية المقدمة في شكل صورة رقمية مسبقًا ، وتتم إزالة الضوضاء منها ، وتحسين جودة الصورة للعناصر الفردية للمشهد أو الكائن.يتم بعد ذلك تجزئة المعلومات - يتم تقسيم المشهد بشكل مشروط إلى أجزاء يتم التعرف عليها كعناصر منفصلة ، يمكن التعرف على كل منها ، ثم يتم تمييز العناصر محل الاهتمام.

يتم فحص الكائنات المحددة بواسطة معلمات مميزة ، والتي يتم وصفها بمصفوفات من المعلومات ، لذلك من الممكن تحديد الكائنات الضرورية بواسطة المعلمات. يتم تمييز العناصر المطلوبة وتحديدها باستخدام البرنامج. أخيرًا ، يتم تفسير الكائنات المحددة وتمييزها على أنها تنتمي إلى مجموعة أو مجموعة أخرى من الكائنات التي يمكن التعرف عليها ، وبعد ذلك يتم إنشاء صورها المرئية.

في نظام الرؤية الفني ، يتم تقديم معلومات الصورة ، بمساعدة المحولات الإلكترونية الضوئية وأجهزة استشعار الفيديو ، في شكل إشارات كهربائية. هذا هو في الأساس تحول أساسي. عادة ، تتم قراءة الصورة باستخدام كاميرا بصرية ، عنصر حساس ، جهاز مسح ، وبعد ذلك يتم تضخيم الإشارة.

تتم معالجة المعلومات التي يتم الحصول عليها بهذه الطريقة بشكل هرمي. أولاً ، تتم معالجة الصورة بواسطة معالجات الفيديو. هنا ، المعلمة الرئيسية هي الخطوط العريضة للصورة ، والتي يتم تعيينها بواسطة إحداثيات مجموعة النقاط التي تتكون منها. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الكمبيوتر الذي يعد جزءًا من النظام يولد إشارات تحكم للروبوت.

يتم توصيل مستشعرات الفيديو بأجزاء أخرى من نظام الرؤية باستخدام كبلات خاصة ، مثل الكابلات الضوئية ، والتي يتم من خلالها نقل المعلومات بتردد عالٍ وبأقل قدر من الضياع.

يمكن أن تحتوي مستشعرات الفيديو نفسها على عناصر استشعار نقطية أو أحادية البعد أو ثنائية الأبعاد.العناصر الحساسة للنقطة قادرة على تلقي إشعاع مرئي من أجزاء صغيرة من الكائن ، ومن أجل الحصول على صورة نقطية كاملة ، من الضروري إجراء مسح ضوئي على طول المستوى.

تعتبر المستشعرات أحادية البعد أكثر تعقيدًا ، فهي تتكون من خط من العناصر النقطية التي تتحرك بالنسبة للكائن أثناء المسح. العناصر ثنائية الأبعاد هي أساسًا مصفوفة من عناصر النقطة المنفصلة.

يعرض النظام البصري صورة على العنصر الحساس ، ويتم تحديد حجم منطقة العمل التي يغطيها المستشعر مسبقًا. يحتوي النظام البصري على عدسة فتحة قابلة للتعديل لضبط مقدار الضوء الوارد وحدّة التركيز مع تغير المسافة من العدسة إلى الهدف.

يمكن لمجموعة متنوعة من الأجهزة الإلكترونية الضوئية أن تعمل كمستشعرات فيديو ، من محولات الطاقة الصلبة إلى كاميرات التليفزيون القائمة على الأنبوب المفرغ من vidicon. أساس الرؤية التقنية هو الإدراك والمعالجة المسبقة للمعلومات من هذه المستشعرات ، دون الحاجة إلى اللجوء إلى الذكاء الاصطناعي.

هذا هو أدنى مستوى في النظام. التالي هو التحليل والوصف والتعرف - هنا يتم استخدام أجهزة الكمبيوتر الحديثة والبرامج الحسابية المعقدة - المستوى المتوسط. أعلى مستوى هو بالفعل الذكاء الاصطناعي.

عمليا في الروبوتات الصناعية تنتشر أنظمة الرؤية من الجيل الأول على نطاق واسع ، وتوفر جودة مناسبة للعمل مع الصور المسطحة والأشياء ذات الأشكال البسيطة. يتم استخدامها للتعرف على الأجزاء وفرزها ووضعها ، والتحقق من أبعاد الأجزاء ، ومقارنتها بالرسم ، إلخ.

يبدو التنفيذ النموذجي لنظام الرؤية هكذا. منطقة عمل الروبوت ، حيث توجد الأجزاء ، مضاءة بالمصابيح.يوجد فوق منطقة العمل كاميرا مراقبة تليفزيونية متنقلة ، يتم من خلالها تغذية معلومات الفيديو عن طريق الكابل إلى الوحدة الرئيسية لنظام الرؤية التقنية.

من الوحدة الرئيسية ، يتم تغذية المعلومات (في شكل معالج) إلى وحدة التحكم في الروبوت. يقوم الجهاز بفرز الأجزاء وتعبئتها بشكل منظم في حاويات بما يتفق بدقة مع المعلومات الواردة من برنامج نظام الرؤية التقنية.

الروبوتات الذكية والقابلة للتكيف التي يتم تطويرها بنشاط اليوم ، بناءً على أنظمة الجيل الثاني والثالث ، قادرة على العمل مع صور ثلاثية الأبعاد وأشياء أكثر تعقيدًا ، وإجراء قياسات أكثر دقة والتعرف على الأشياء بشكل أكثر دقة وسرعة.

الاتجاه الرئيسي للبحث العلمي والتقني اليوم هو تحسين أنظمة الرؤية والبرمجيات ودعمها الخوارزمي ، وإنشاء أجهزة كمبيوتر خاصة ، بالإضافة إلى أنظمة رؤية جديدة بشكل أساسي ، حيث أن استخدام الروبوتات يزداد الطلب عليه ومجالها. التنفيذ الصناعي يتوسع باستمرار.

اليوم ، يتم تطوير أجهزة حساسة أكثر تقدمًا للروبوتات ، قادرة على نقل أكبر قدر ممكن من المعلومات الخارجية إلى الروبوت. من الواضح الآن أن المستشعرات المعقدة يمكنها ، من حيث المبدأ ، إدراك المشاهد والصور ككل ، مما يعني أنه في المستقبل ستكون الروبوتات قادرة على تشكيل إجراءات هادفة بشكل مستقل في مساحة منطقة العمل دون محفزات خارجية إضافية.

أنظر أيضا:ما هي رؤية الآلة وكيف يمكن أن تساعد؟