Лидарпредставляет собой датчик, позволяющий получать и обрабатывать информацию об удалённых объектах с помощью активных оптических систем. Эти системы основаны на явлении поглощения и рассеяния света в оптически прозрачных средах. Внешний вид лидара представлен на рисунке 3.
7.Рисунок 3.7 — Внешний вид лидара.
Лидар как прибор представляет собой, как минимум, активный дальномер оптического диапазона. Сканирующие лидары в системах машинного зрения формируют двумерную или трёхмерную картину окружающего пространства. «Атмосферные» лидары способны не только определять расстояния до непрозрачных отражающих целей, но и анализировать свойства прозрачной среды, рассеивающей и поглощающей свет. Разновидностью атмосферных лидаров являются доплеровские лидары, определяющие направление и скорость перемещения воздушных потоков в различных слоях атмосферы. Принцип действия лидара не имеет больших отличий от радара: направленный луч источника излучения отражается от целей, возвращается к источнику и улавливается высокочувствительным приёмником (в случае лидара — светочувствительным полупроводниковым прибором).
4 Системы технического зрения.
В робототехнике как и в живом мире основным видом очувствления является зрение. Первые системы технического (машинного, компьютерного) зрения, нашедшие применение в средствах робототехники, копировали органы зрения живых организмов. Основные задачи, которые решают системы технического зрения, представлены на рисунке 4.
1. Рисунок 4.1 — Задачи системы технического зрения.
Системы технического зрения (СТЗ) классифицируются на: — одномерные (линейка), двухи трехмерные;- монохромные (полутоновые, черно-белые);- цветные. На рисунке 4.
2. показан типовой состав СТЗ. Рисунок 4.2 — Схема системы технического зрения.
К СТЗ предъявляются требования, представленные на рисунке 4.
3. Рисунок 4.3 — Требования к СТЗЭти общие требования дополняются требованиями, связанными с конкретным назначением объекта, в состав которого входит СТЗ, от исполнения, определяемого внешними условиями, до задач анализа получаемой визуальной информации. Датчик изображения позволяет осуществить предварительную обработку входного изображения. Примеры датчиков изображения представлены на рисунках 4.4 и 4.
5. Устройство предварительной обработки в современных сенсорах встроено в само устройство датчика. Процессор позволяет проводить анализ, который необходим для поступления информации в систему управления к человеку-оператору для дальнейшего использования. Рисунок 4.4- Телевизионная передающая камера на базе видикона. Внизу блок управления (фирма Диаконт, Россия) Рисунок 4.5 — Телевизионная ПЗСкамера (фирма ЭВС, Россия) Наиболее широко в качестве датчиков изображения используются элвакуумные передающие трубки и полупроводниковые матричные приборы из твердотельных ячеек, преобразующих световую энергию в электрический заряд. Наибольшее распространение среди последних получили приборы с зарядовой связью (ПЗС). В таблице 4.1 приведены характеристики таких датчиков, нашедших применение в СТЗ. Таблица 4.1 — Датчики видимого спектра электромагнитного излучения. Приведенные здесь КМОП датчики (матрицы) отличаются от ПЗС способом формирования выходного сигнала, что делает их более дешевыми, но за счет снижения чувствительности. Предварительная обработка изображения, получаемого от видеокамер, обеспечивает снижение уровня помех, искажающих исходное изображения, повышение контрастности изображения и контуров. Таким образом, в целом устройство предварительной обработкиобеспечивает ввод видеоданных в цифровую аппаратуру анализа изображений в результате выполнения следующих операций, представленных на рисунке 4.
6. Рисунок 4.6 — Операции обработки изображений.
Видеоинформация содержит обычно на порядки больший объем информации, чем необходимо для решения конкретных задач, решаемых СТЗ, и эту избыточную информацию необходимо так же убрать. Завершает предварительную обработку видеоинформации преобразование ее в цифровую форму, если видеокамера аналоговая.
Заключение
.
Основное применение в робототехнике сенсорные системы для определения размеров внешней среды получили как дополнение систем технического зрения в мобильных роботах, когда требуются повышенная точность и больший диапазон измерения дальности. Их достоинства для этих применений — простота, надежность и низкая стоимость. В первой главе данного реферата подробно была рассмотрена структура роботов. Представлены общие термины исхемы, отвечающие требованиям промышленных роботов. Во второй главе рассмотрена классификация возможных датчиков, используемых в робототехнических и мехатронных системах. В третьей главе основное внимание уделено дальномерам, сонарам, лидарам и прочим разновидностям датчиков, позволяющих считывать информацию о внешней среде. Прежде всего, это датчики, которые могут воспроизводить размеры объектов. В заключительной главе уделено внимание системам технического зрения. Представлена общая структура данной системы. Рассмотрены примеры датчиков изображения.
Общая тенденция развития системы технического зрения заключается в совершенствовании алгоритмов обработки видеоинформации, включая адаптацию к внешним условиям и решаемым задачам путем изменения структуры и настройки параметров системы. Сенсорное обеспечение для роботов имеет не меньшее значение, чем органы чувств для живых существ. И это значение возрастает по мере развития интеллектуальных возможностей роботов. Сами сенсорные системы становятся все более интеллектуальными.
Список использованных источников
.
Промышленный робот. Роботы на производстве. Автоматы-роботы. [Электронный доступ].
http://fb.ru/article/162 809/promyishlennyiy-robot-robotyi-na-proizvodstve-avtomatyi-robotyiМеханика промышленных роботов: Учеб.
пособие для вузов: В 3-х кн. / под ред. К. В. Фролова, Е. И. Воробьева. — М.: Высш.
шк., 2007.Р.Пол «Моделирование, планирование траекторий и управление движением робота — манипулятора» — М.: Наука, 2012.
Воротников С. А. Информационные устройства робототехнических систем: Учеб.
пособие. — М.:Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2005. — 384 с. Корендясев А. И. Теоретические основы робототехники / А. И. Корендясев, Б. Л. Саламандра, Л. И. Тывес. — М.: Наука, 2006.
Кн.
1. — 383 с. Лукинов А. П. Проектирование мехатронных и робототехнических устройств: Учебное пособие. — СПб.: Издательство «Лань», 2012. — 608 с.:Официальный сайт компании FANUC. [Электронный доступ].
http://www.fanuc.eu/ru/.Корендясев А. И. Теоретические основы робототехники / А. И. Корендясев, Б. Л. Саламандра, Л. И. Тывес. — М.: Наука, 2006.
Кн.
1. — 376 с. Сборка инфракрасного дальномера. [Электронный доступ].
http://elementus.ru/public_html/WD/archives/tag/power-moduleДатчик HC-SR04 arduino измеряем расстояние до препятствий. Электронный доступ].
http://publicatorbar.ru/2016/04/13/privet/Юревич Е. И. Сенсорные системы в робототехнике: учеб.
пособие / Е. И. Юревич. — СПб.
: Изд-во Политехн. ун-та, 2013.
— 100 с.
