УДК 658.512.011
МАМЕДОВ ДЖ. Ф.,ХАЛИЛОВ С.А.,
ТАЛЫБОВ Н.Г.

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗРЕНИЯ
ПРОМЫШЛЕННОГО РОБОТА В УСЛОВИЯХ ГПС

Сумгаитский Государственный Университет, Азербайджан
г. Сумгаит, 43 квартал, тел.20270

Важным этапом в процессе проектирования автоматизированной
системы управления гибкой производственной системы (ГПС), для ее
эффективного и надежного функционирования, является разработка
систем технического зрения (СТЗ) промышленного робота (ПР). Создание
СТЗ ПР, функционирующего в условиях ГПС, в связи с машинным
представлением трехмерных моделей объектов, является сложным
многоэтапным процессом. При этом требуется создание математического
и информационного обеспечения, необходимого для получения данных
СТЗ в процессе распознавания манипулируемых объектов [1].
Процесс опознавания объектов ГПС с учетом соответствующей
системы координат осуществляется посредством коррелятора зрительной
системы. При создании коррелятора зрительной системы возникает
необходимость разработки аппаратного и программного обеспечения
системы. В этой связи выбираются источник излучения, приемная
оптическая система, параметры приемника оптического излучения и
электронного тракта обработки сигнала оптической информации
(видеосигнала),
оцениваются
эффективность
методов
получения
преобразования и анализа изображения, определяются методические и
инструментальные погрешности измерения параметров объектов ГПC [2].
Одним из основных параметров при расчете коррелятора зрительной
системы является объем памяти его запоминающей системы, т.е.
количество информации, которое необходимо запомнить. Данный
параметр определяется в виде:
I =
+
(1)
зу
Nk Nэ log
(
1
m log m )
2 ,
2
2
где Nk - число запоминаемых кадров изображения; - число элементов
разложения изображения; m1 - число градаций яркости; m2 - число цветов
изображения.
В комплексе получение оптической информации реализуется с
использованием реальных датчиков оптической информации, которые
выбираются
согласно
допустимых
параметров:
погрешности,
определяющей класс точности датчика; пределам измерений с
гарантированной
точностью;
влияния
физических
параметров

контролируемой окружающей среды на нормальную работу датчика;
наличия на месте установки датчика для его нормального
функционирования вибраций магнитных и электрических полей;
расстояния, на которое может быть передана информация, выделяемая
датчиком; предельных значений измеряемой величины и других
параметров среды.
Формирование рабочей сцены для коррелятора зрительной системы
робота выполняется путем последовательного выполнения операций
задания графических образов объектов в заданном массиве. При этом для
каждой модели объекта задается коэффициент его отражения (0-100%).
Модель прямоугольника, составляющая основу каждой рабочей зоны
активных элементов ГПС, записывается следующим образом:
U


(2)
1, если
x - A < i
( - x)cos + (j - )
y cos + x < x + A

,i
( j) =
y - B< (j- )
y cos + i
( - x)cos + x < y + B
Авых м
A
,i
( )j, в других случаях
вх м
где U1 - коэффициент отражения заготовки, U2 - коэффициент отражения
позиционирующего манипулятора, U3 - коэффициент отражения
манипулятора; х, у - координаты положения центров прямоугольника по
строкам и столбцам; - угол поворота прямоугольника вокруг центра.
Преобразование
и
анализ
изображения
осуществляется
программными средствами комплекса, предназначенными для разработки
и анализа эффективности алгоритмического программного обеспечения
коррелятора зрительной системы. Аппаратные средства включают в себя
компьютерную систему с видеоконтрольным устройством и имитатором
рабочей зоны элементов, заготовки с осветительными устройствами.
Разработанный комплекс технических средств, используемых для
получения и ввода в вычислительную систему видеосигналов от
нормированных изображений, которые определяются в зависимости от
оптических свойств объекта и фона, величины и направленности их
освещения, а также параметров оптического излучения и блока ввода
видеосигнала в компьютер.
Схема
блока
управления
корреляционной
СТЗ
начинает
функционировать при наличии заготовки в зоне фиксирования
позиционирующего манипулятора. После фиксирования заготовки датчик
изображения
посредством
блока
ввода
видеосигнала
передает
видеосигналы в управляющий компьютер, где после обработки
информации о состоянии объектов, исполнительные команды передаются
в исполнительный механизм ПР. Для повышения уровни освещенности
гладкой и овальной поверхности заготовки датчик изображения СТЗ
поддерживается осветительными средствами.

Камера устанавливаемая над позиционирующим манипулятором
автоматического конвейера ГПС при появлении заготовки в поле зрения
наблюдает за ее поверхностью выявляя при этом дефекты (расширение и
ужение каналов, вмятина на канале и ровной поверхности заготовки). При
наличии одного из указанных дефектов на поверхности заготовки
видеоинформация поступает для распознавания в систему препроцессора
обработки информации, а затем в видеопроцессор, где последний
воздействует на систему управления ПР, который осуществляет захват и
перемещение данного изделия. При получении видеоинформации о
наличии дефекта на заготовке, схват ПР после ее захвата, последовательно
перемешает ее и устанавливает на стол для бракованных изделий. Далее
по этой же траектории рука ПР возвращается в исходное положение [3].
При отсутствии дефекта на заготовки, после ее захвата рука ПР
перемешает готовый испаритель на позицию печи сушки.
Процесс получения информации от видеодатчиков связано с
системами координат изделия и камеры. Кинематическая связь систем
координат заготовки и камеры представляется в виде:
и
- 1
=
,
М

(3)
к
M к M dz
где M 1--обратная матрицы преобразований M , описывающая
к
к
положение системы координат камеры относительно схвата ПР; M -
dz
матрица относительного положения схвата ПР при его прямолинейном
перемещении вниз.
Применяемая модель расчета и формирования рабочей сцены
коррелятора зрительной системы позволяет с высокой точностью
выбирать датчики оптической информации и соответственно разработать
систему управления с эффективным и надежным функционированием.

1. Мамедов Дж.Ф., Мамедов С.В., Садыхов С.В., Сулейманов Н.Дж.
Разработка математической модели и схемы функционирования системы
технического
зрения
промышленного
робота.
Материалы 1-ой
Международной научной конференции Обратные задачи теоретической и
математической физики, г. Баку, 2003, с. 33-34.
2. Катыс П.Г., Катыс Г.П. Системы распознавания визуальной
информации. Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика,
2001, 11, с. 270.
3. Мамедов Дж.Ф. Задачи и этапы разработки автоматизированного
выбора и проектирования гибких производственных систем. Баку, 2002, с.
175.

Document Outline