Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Система технического зрения на основе ПЭС телекамеры и микро-ЭВМ "Электроника-60М" для очувствления промышленных роботов Матвеенко Владимир Иванович

Система технического зрения на основе ПЭС телекамеры и микро-ЭВМ
<
Система технического зрения на основе ПЭС телекамеры и микро-ЭВМ Система технического зрения на основе ПЭС телекамеры и микро-ЭВМ Система технического зрения на основе ПЭС телекамеры и микро-ЭВМ Система технического зрения на основе ПЭС телекамеры и микро-ЭВМ Система технического зрения на основе ПЭС телекамеры и микро-ЭВМ Система технического зрения на основе ПЭС телекамеры и микро-ЭВМ Система технического зрения на основе ПЭС телекамеры и микро-ЭВМ
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Матвеенко Владимир Иванович. Система технического зрения на основе ПЭС телекамеры и микро-ЭВМ "Электроника-60М" для очувствления промышленных роботов : ил РГБ ОД 61:85-5/558

Содержание к диссертации

Введение

Глава I, Обзор существукщих систем технического зрения 15

1.1. Основные назначения и требования, предъявляемые к системам технического зрения

1.2. Варианты технической реализации СТЗ 17

1.3. Алгоритмы обработки изображений 22

Выводы по главе, постановка цели и задач исследования 31

Глава 2. Аппаратурная реализация системы технического зрения на основе ПЗС телекамеры и микро-ЭЕМ "Электроника-Ш/Г 34

2.1. Разработка ПЗС телекамеры . 36

2.2. Разработка устройства ввода видеоинформации (УВШ) 39

2.3. Селекция полезного изображения на фоне помех 49

2.4. Анализ точностных характеристик системы технического зрения 52

Выводы 64

Глава 3. Алгоритмическое и программное обеспечение системы технического зрения 66

3.1. Построение алгоритмов определения параметров положения одиночных и пространственно разделенных объектов 67

3.2. Универсальные методы распознавания и определения параметров положения пространственно разделенных объектов 76

3.3, Алгоритмы обработки изображений с учетом взаимного перекрытия объектов

Выводы

Глава 4. Система технического зрения как интеллектуальный уровень в иерархии управления роботизированного технологического модуля 109

4.1. Задачи и основные функции, возлагаемые на СТЗ в иерархической системе управления роботизированного модуля 109

4.2. Расчет динамических характеристик СТЗ в составе роботизированного модуля 115

4.3. Сопряжение системы технического зрения с технологическим оборудованием модуля .124

Выводы ...129

Заключение. Общие выводы .131

Литература 134

Введение к работе

Появление роботов-манипуляторов и микропроцессоров ознаменовало качественно новый этап в развитии человеко-машинных систем. Впервые в многовековой истории таких систем человеку и машине отводятся соответственно высший и низший уровни иерархической структуры современного материального производства. Промежу точные уровни данной структуры служат для конкретизации решений, принятых на высшем уровне, в виде последовательной программы действий низшего уровня. Для этой цели используются технические средства автоматизации и механизации, включая вычислительные управляющие машины, автоматы и манипуляционные роботы. Первоначально использовались для механизации малоквалифицированного, физически тяжелого труда подсобных рабочих, занятых на погрузочно-разгрузочных, складских и других операциях. На этом этапе роботы стали применяться для обслуживания станков с программным управлением, например, при установке заготовки в станок, съёме готового изделия и переносе его на склад или в заводскую тару. На первый взгляд рабочие операции, осуществляемые роботом, мало чем отличались от тех, которые выполнялись автоматами и автоматическими устройствами, широко применяемыми на практике. Однако по мере накопления опыта роботизации, эти незначительные отличия оказались в последующем столь принципиальными что позволило выделить роботы в самостоятельный класс технических средств автоматизации, обладающий рядом характерных особенностей. Во-первых, робот может быть обучен с помощью ЭВМ выполнению рабочих операций как века в процессе труда позволяет использовать его для обслуживания оборудования различного типа, а также при изменении номенклатуры изделий. Однако наличие указанных признаков определяет деятельность робота, функционирующего в соответствии с заданной программой, в строго детерминированных условиях производства. Заготовки, грузы и изделия с которыми манипулирует робот всегда должны быть на одном и том же месте в строго ориентированном положении.

В этом случае возникает необходимость в наделении робота элементами искусственного интеллекта. Интеллектуальные роботы могут распознавать складывающуюся производственную обстановку, самостоятельно принимать решения и целенаправленно планировать свои действия. Создание таких роботов предполагает использование в их системе управления вычислительной машины и зрительного анализатора, как наиболее ин$ормативного из существующих сенсорных устройств. При этом важным фактором является применение сенсоров, которые с одной стороны должны соответствовать условиям конкретной задачи, с другой стороны - должны быть недороги, надёжны и просты в эксплуатации. Применение интеллектуальных роботов позволит освободить человека от его традиционных функций в человеко-машинных системах, и тем самым коренным образом изменить характер производства. Однако создание и применение таких роботов связано с решением целого ряда фундаментальных научных проблем в области распознавания образов и изображений и прикладных задач по разработке эффективных средств очувствления в первую очетэедь систем технического зтэения (СТЗ).

Настоящая диссертация посвящена решению одной прикладной задачи применительно к автоматизации процесса разбора неориентированных заготовок и деталей из бункера. Для конкретизации цели исследований рассмотрим кратко возможные пути решения указанной задачи.

Процесс разгрузки деталей из бункера представляет собой широко распространенную производственную операцию, на выполнение которой в масштабах страны затрачиваются огромные человеческие ресурсы. Кардинальным решением проблемы является коренное изменение структуры производства, при которой, однажды найденная ориентация, в течение всего технологического цикла, вплоть до выхода готовой продукции, не теряется. Такую организацию производства, возможно удастся будет реализовать на полностью автоматических "заводах будущего", однако на действующих предприятиях отсутствуют технические и экономические предпосылки сохранения ориентации деталей. Поэтому задача автоматизации разгрузки деталей из бункера имеет важное народнохозяйственное значение. В настоящее время наметились три пути решения указанной задачи.

Первый путь связан с использованием механических питателей и вибробункеров [б5-67] . Эти устройства предназначены для поштучной выдачи деталей в строго ориентированном положении. Однако существует целый ряд деталей, особенно детали большой массы и сложной конфигурации, которые трудно поддаются ориентированию в указанных устройствах. Кроме того, механические питатели и вибробункеры являются, как правило, узкоспециализированными устройствами, что усложняет, а в некоторых случаях и полностью исключает, процесс переналадки на новый вид продукции. В связи с этим, такие устройства не удовлетворяют в полной мере требованиям гибкого автоматизированного производства будущего.

Второй путь предполагает применение интеллектуального промышленного робота, оснащенного высокоэффективной системой технического зрения [l] . Б таком варианте GТЗ осуществляет процедуру распознавания и определения параметров положения деталей непосредственно в бункере. Робот, используя информацию от СТЗ, осуществляет захват и поштучную выгрузку деталей из бункера с последующим их ориентированием. Основная трудность такого пути решения связана с необходимостью разработки мощного алгоритмического обеспечения СТЗ, позволяющего проводить анализ визуальных сцен в условиях навала деталей.

Учитывая общие тенденции в развитии вычислительных машин с элементами искусственного интеллекта, это направление является весьма перспективным и не случайно привлекает внимание многих исследователей. Однако в настоящее время работы в данном направлении далеки от завершения.

Третий путь предполагает использование некоторой промежуточной позиции, на которую детали поступают из бункера поштучно, но неориентированным образом. Такой процесс может быть организован, например, с полощью технического,отсекателя или магнитного захвата. Параметры положения детали определятся на промежуточной позиции с помощью системы технического зрения. По информации от СТЗ промышленный робот осуществляет захват и ориентирование детали в заданном положении. Б этом случае, по сравнению с рассмотренным выше, задача системы технического зрения значительно облегчается, поскольку в поле зрения СТЗ находится одна деталь. На сегодняшний день такой путь решения указанной задачи автоматизации представляется реальным [2,з] .

Следует отметить, что он в полной мере отвечает требованиям гибкого автоматизированного производства, поскольку все упомянутые выше устройства являются универсальными и работают под управлением вычислительной управляющей машины. Данное обстоятельство облегчает задачу координации действий магнитного захвата, СТЗ, робота и упрощает процесс переналадки на новый тип детали. Техническое воплощение данного решения в виде комплекса средств (роботизированного модуля) предполагает создание нового и использование уже известного технологического оборудования. В первую очередь необходимо разработать систему технического зрения, способную решать задачи распознавания и определения параметров положения деталей в реальных производственных условиях. Целью настоящей работы является исследование и разработка системы технического зрения на основе ПЭС телекамеры и микро--ЭВМ "Электроника-60М" для роботизированного технологического модуля, предназначенного для автоматизации процесса разгрузки деталей из бункера (тары).

Для реализации намеченной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:

- предложен конструктивный вариант ПЭС телекамеры и исследованы её точностные характеристики;

- разработано устройство ввода видеоинформации, работающее в реальном масштабе времени, и предназначенное для предварительной обработки, кодирования, запоминания и выдачи видеоинформации на магистраль "Электроника-бОМ" в программном режиме;

- предложен вариант рабочей позиции СТЗ с инфракрасной подсветкой, обеспечивающий высокий контраст изображения в реальных производственных условиях;

- разработан и экспериментально исследован алгоритм определения параметров положения одиночных и пространственно-разделённых объектов (на примере конкретных деталей);

- предложена методика построения универсального алгоритма распознавания и определения параметров положения объектов манипулирования на основе корреляции дельта-угловых функций изображения и эталона (модифицированных функций кривизны контурных линии);

- разработан и экспериментально исследован алгоритм обработки изображений взаимно-перекрывающихся объектов, обладающий высокой помехоустойчивостью (на примере конкретных деталей);

- сформулированы основные задачи и функции СТЗ как интеллектуального уровня в иерархии управления роботизированного технологического модуля;

- исследованы динамические характеристики модуля;

- рассмотрены вопросы сопряжения СТЗ с технологическим оборудованием модуля и разработано программное обеспечение СТЗ для управления однокоординатным ориентатором.  

Варианты технической реализации СТЗ

В настоящее время разработано большое количество систем технического зрения, основанных на различных физических принципах. Однако наибольшее распространение получили СТЗ, построенные по телевизионному принципу, то есть устройства, основу которых составляют телекамера и ЭВМ.

Одной из первых созданных систем технического зрения является так называемый видеодатчик японской фирмы "Jaji etectric " [її] . Он состоит из передающей телевизионной трубки типа ви-дикон и блока определения, основой которого является микро-ЭВМ. В системе принят бинарный способ кодирования видеосигнала, то есть обрабатывается изображение, имеющее две градации яркости. Фирла приводит большое количество примеров применения видеодатчика, в том числе проверка размеров деталей, внешнего вида изделий, контроль уровня жидкости, считывание букв и т.д.. Время обработки изображения - от 20 до 1000 мс. В алгоритме обработки изображения в зависимости от конкретного применения используются два метода - метод согласования формы (свертка) и метод извлечения характерных особенностей (площадь, длина окружности, положение центра, число граней и т.п.).

В усовершенствованной СТЗ той же фирмы MWA -II в качестве первичного преобразователя используется твёрдотельная полупроводниковая камера с числом элементов разложения 320x244 [l2] . В основу алгоритма обработки изображения положена так называемая "многооконная система". На изображении объекта оператором задается ряд окон (до 98), положение которых связано с положением характерных или детектируемых признаков объекта. В каждом из окон подсчитываются интегральные признаки. Процедура распознавания сводится к сравнению полученных признаков с эталонами, хранящимися в памяти ЭВМ.

Система " CisLght-1 " используется для проверки наличия шпонок при сборке головки блока цилиндров автомобильного двигателя. В ней применена линейка из 64 светочувствительных элементов, расположенная над движущимся конвейером, что позволяет получить развертку изображения контролируемого изделия.

В системе " Consighi-1 " используется линейка из 128 чувствительных элементов. Кроме того, в системе применены два щелевых излучателя, причем излучатели и телекамера сфокусированы по одной линии конвейера (рис.1.2.1). Благодаря этому исключается влияние теней на изображение объекта. Развёртка изображения получается в результате движения объекта на конвейере. Промышленному роботу выдается информация о параметрах положения объекта в момент захвата. Программное обеспечение СТЗ позволяет обрабатывать изображения деталей различного профиля, однако детали не должны соприкасаться или накладываться друг на друга. По сравнению с фотодиодными и фототранзисторными матрицами приборы с зарядовой связью отличаются более высокой степенью интеграции (более Ю5 элементов в кристалле), более высокой плоткостью упаковки (более Ю5 бит/см2) и малым количеством выводов. Сочетание фоточувствительной и сканирующей функций в одном элементе позволяет считать ПЭС наиболее перспективными формирователями сигналов изображений. Следует отметить, что в проекте создания средств искусственного зрения дяя человека ориентация делается на ЇЇЗС. Фирмой " GeneraC6eetric" освоен серийный выпуск твердотельных телевизионных камер на основе приборов с зарядовой связью типа ТМ -2000, W - 2200 (128x128) и TN - 2500 (256x256 элементов разложения), которые широко применяются при разработке СТЗ. Фирш " Vnimalon lac " и "Machine UttUigence » (СЖ) разработали систему технического зрения " Vnlvlslon ", сопрягающуюся с роботами типа "Puma, " моделей 250, 500 и 600 [l5j. В СТЗ используются твёрдотельные ПЭС телекамеры типа ТЫ - 2200 или 7W- 2500, располагаемые над движущимся конвейером (рис. 1.2.2). Обработка изображения осуществляется микро-ЭВМ VS -100. Для управления роботом используется микроЭЭВМ LSI -II. В алгоритме распознавания деталей используется до II интегральных характеристик: общая площадь, площадь и число отверстий, периметр, максимальный и минимальный радиусы, длина, ширина, оси эллипса, моменты инерции и т.д. За угловую ориентацию объекта принимается угловое положение максимального радиуса или наибольшего отверстия относительно центра тяжести изображения.

В университете штата Род-Айленд (США) создан комплекс оборудования, состоящий из СТЗ и IIP, который осуществляет операцию взятия отливок шатунов, лежащих навалом [і,15] . Для отыскания участков захвата отливок разработан новый алгоритм анализа многоградационного изображения. Как указывается в сообщении, основная трудность, с которой столкнулись исследователи - изменение отражательной способности деталей. Проведенные эксперименты показали, что в 57 случаях из 100 осуществлялся успешный захват детали с первой попытки, в 24-х случаях - со второй. Б остальных случаях потребовался повторный анализ изображения. Полное время анализа изображения составляет в среднем 4 с. Разработчики считают, что для оптимизации процесса наведения ПР на объект необходим датчик текущего расстояния между охватом и деталью.

Разработка устройства ввода видеоинформации (УВШ)

Устройство ввода видеоинформации предназначено для предварительной обработки, кодирования, запоминания и выдачи видеоинформации на магистраль "Электроника-60М" в программном режиме работы.

Функциональная схема устройства показана на рис.2 2.1. Основными частями устройства ввода являются: схема синхронизации, схема оконтуривания и селекции, схема кодирования, магистральные приёмопередатчики, схема фондирования адреса ОЗУ видеоинфорлации, схема формирования сигнала СТРОБ и программный интерфейс. Рассмотрим работу отдельных частей.

Основу схемы синхронизации составляет кварцевый генератор, работающий на частоте 9 мГц. Схема вырабатывает ряд импульсных последовательностей, необходимых для схем оконтуривания, селекции и кодирования. Кроме того, импульсы FT синхронизируют БИС AI057 в ПЗС телекамере.

Схема оконтуривания и селекции предназначена для выделения контура изображения методом двойного дифференцирования и, при необходимости, прореживания видеоинформации. Процедура выделения контура осуществляется в реальном масштабе времени с задержкой на одну строку, то есть на 128 мкс. Схема оконтуривания представляет собой разновидность анизотропного фильтра (рис. 2.2.2). Б каждый текущий момент времени в схеме принимается решение о пропускании или гашении опрашиваемого элемента CLi,j ПЗС матрицы. Таким образом, сигнал от элемента fli,j будет погашен только в том случае, когда все четыре соседних элемента оказываются засвеченными или все четыре погашенными, то есть когда нет градиента освещённости по вертикали или по горизонтали. Физически такая процедура эквивалентна двойному дифференцированию по столбцу и строке. Как видно из рассмотрения, кроме процедуры выделения контура, схема оконтуривания осуществляет фильтрацию одиночных шумовых точек изображения.

Одновременно схема позволяет прореживать видеоинформацию в два раза по столбцам и строкам, и уменьшить таким образом, объём запоминаемой информации в четыре раза. В этом случае на выходе схемы появляются видеоимпульсы только от тех элементов ПЗС матрицы, которые расположены в четных строках и чётных столбцах,

Выбор режима работы схемы задается двумя управляющими сигналами UдрІ и У 2 (рис. 2.1.3), один из которых управляет оконтуриванием, а второй - селекцией. Сигнал с выхода схемы оконтуривания и селекции используется в дальнейшем для записи видеоинформации в ОЗУ и одновременно подается на видеоконтрольное устройство (БКУ). На рис. 2.2.4J представлены четыре варианта изображений, получаемых на выходе схемы оконтуривания и селекции, и снятых с экрана ЕКУ.

С целью получения указанных координат на вход счетчика Сч X со схемы синхронизации подаются импульсы Рт , совпадающие по частоте и фазе с видеоимпульсами ВС, поступающими от телекамеры, а на вход счётчика Сч У подаются строчные гасящие импульсы СГ. В конце каждой строки первый счетчик обнуляется импульсами СГ. В конце каждого кадра второй счетчик обнуляется импульсами КГ. Таким образом, в каждый текущий момент времени информация в счётчиках представляет собой соответственно номер столбца (координата X ) и номер строки (координата Y ) опрашиваемого ПЗС элемента матрицы. Если сигнал от данного элемента прошёл через схему оконтуривания и селекции, то он открывает буферные элементы Буф I и Буф 2, и информация со счетчиков в виде параллельного шестнадцатиразрядного слова записывается в ОЗУ видеоинформации. Причём младший байт слова содержит координату X , а старший байт слова - координату Y засвеченного ПЗС элемента. Схема кодирования выполнена на четырех микросхемах типа КІ55ИЕ7, и четырех микросхемах типа К589АИЕ6,

Универсальные методы распознавания и определения параметров положения пространственно разделенных объектов

Приведенные в предыдущем параграфе рассуждения, а также результаты экспериментов, позволяют сделать неформальный вывод о том, что дяя определения параметров положения объектов известного класса наиболее оптимальными в смысле быстродействия и точности являются алгоритмы, ориентированные на конкретную деталь. Б тех случаях, когда задача, решаемая системой технического зрения, предполагает появление на визуальной сцене объектов из разных классов, необходимо предварительное распознавание. При этом до проведения процедуры распознавания СТЗ должна иметь описание каждого класса, то есть эталоны.

Наиболее просто за эталонное описание принять само изображение объекта с заранее известными параметрами положения. Это изображение заносится в память ЭВМ. Количество эталонов определяется количеством объектов, которое могут предъявляться дая распознавания. В этом случае распознавание объекта можно осуществить путём наложения эталона на входное изображение и подсчёта количества совпадающих точек. Поскольку параметры положения объекта могут быть случайными, то дяя нахождения максимума функции корреляции необходимо осуществить процедуру последовательного перемещения и поворота эталона относительно входного изображения. При этом полное время корреляции, в зависимости от количества точек эталона и площади растра телекамеры, может достигать нескольких часов [l7].

Лучших результатов по быстродействию можно получить, если использовать для описания классов изображений центральные моменты. Для норлализованного изображения такие характеристики являются инварианнными относительно сдвига и поворота. Однако на эта-пе описания эталона необходимо установить до какого порядка требуется вычислять центральные моменты, достаточные для однозначной классификации. Кроме того, процедура вычисления моментов, особенно моментов высокого порядка требует значительных вычислительных затрат, связанных с необходимостью выполнения операций возведения в степень и умножения.

Другой подход к решению задачи распознавания заключается в использовании структурных или топологических признаков [5,16, 32,33,51] . Как правило, такие признаки определяются по характеру изменения контурной линии изображения. При этом в качестве признаков используется такая информация, как наличие прямых линий, их количество и длина, радиус кривизны, наличие углов, а также их взаимное расположение, В работах [22,32] был предложен метод описания контурной линии с помощью функции кривизны. В этом методе на контурной линии фиксируется некоторая точка Ро, принимаемая за начало обхода контура (рис. 3.2.1 а). Затем, в зависимости от выбранного направления обхода, на контуре находятся точки Р/1 Ро Р и так далее, удаленные друг от друга на некоторое фиксированное количество точек d . Под кривизной контура в некоторой точке г понимается угол между векторами PL- Р И Р Р+ , то есть угол Аф- . Обойдя таким образом весь контур, можно построить зависимость » где А/ — номер шага (рис. 3,2.1 б). Очевидно, что функция кривизны АСр(М) зависит от величины выбранного шага GL . Основным преимуществом такого описания является то, что двумерной контурной функции ставится в соответствие некоторый одномерный эквивалент. Кроме того такое описание является инвариантным относительно сдвига и поворота изображения. Таким образом, исследуя поведение функции кривизны можно получить количественные и качественные характеристики исходной контурной линии, а именно наличие углов и пшмых линий их количество и взаимное "расположение.

Рассмотрим помехоустойчивость способа дельта-угловлй функции при наличии на контурной линии случайного выброса (рис. 3.2.4), По аналогии с рис. 3.2.2 здесь АВ - прямая линия, а Р[ - шумовая точка. На рис, 3,2.5 представлены зависимости ошибок описания контурной линии рассчитанные по формулам (3.5) и (3,6). Как видно, способ дельта-угловой функции обладает большей помехоустойчивостью. С увеличением параметра d (размера сегмента), ошибка описания для двух методов уменьшается. Однако параметр d не должен быть чрезвычайно большим, поскольку с увеличением шага сегментации хуже передаются наиболее мелкие участки изображения. Это связано с тем, что при описании контурной линии методом кривизны теряется информация о характере поведения контура внутри сегмента. В способе дельта-угловой функции эта инфорлация интегрируется. Физически процедура вычисления делта-утловой функции работает как низкочастотный фильтр, а параметр d эквивалентен коэффициенту фильтрации.

Автором предложен универсальный алгоритм распознавания изображений и определения параметров положения одиночных или пространственно-разделенных деталей, испольуующий делта-утловой способ описания контурной линии. Суть метода заключается в корреляции дельта-угловых функций эталона и изображения.

Расчет динамических характеристик СТЗ в составе роботизированного модуля

Важной характеристикой роботизированного модуля является быстродействие, или среднее время, затрачиваемое на обслуживание каждой детали. Рассмотрим циклограмму, отражающую динамику работы модуля (рис. 4.2.1), На рисунке приняты следующие обозначения: Т0 - среднее время работы СТЗ с режиме анализа визуальной сцены; Zi - среднее время работы СТЗ в режиме управления однокоор динатным ориентатором; Т2 - среднее время цикла работы промышленного робота; Тз - среднее время цикла работы магнитного захвата. За время Тз магнитный захват осуществляет извлечение одной детали из тары и доставку её на промежуточную позицию (поворотный стол). В момент окончания цикла работы магнитного захвата t0 система технического зрения переходит к анализу визуальной сцены, а магнитный захват начинает новый цикл. За время Т0 СТЗ осуществляет распознавание и определение параметров положения детали. По окончании анализа в момент "/ система технического зрения проверяет готовность промышленного робота. Если БР закончил предыдущий цикл работы, микро-ЭВМ СТЗ приступает к управлению поворотным столом (ориентатором), причем на прямой ход и возврат стола в среднем затрачивается время tj . Одновременно с поворотным столом Б момент "/ робот начинает новый цикл работы длительностью 2 , заключающийся в захвате детали, доставке ее в зону обработки и возврате в исходное состояние.

Однако реальные длительности циклов устройств в процессе работы модуля могут отличаться от средних значений. В связи с этим возможны ситуации, когда одно устройство находится в режиме ожидания другого.

Важной задачей при разработке иерархической системы управления является построение каналов связи между уровнями иерархии. Б рассмотренной выше системе управления роботизированного модуля СТЗ, являясь центральным координирующим органом, должна обладать возможностью приёма и передачи информации как с нижнего, так и более высокого уровня, то есть иметь устройства сопряжения. Задача сопряжения системы технического зрения включает в себя разработку протокола или правила обмена, и создание аппаратурных средств для его реализации. Поскольку межуровневый информационный обмен в системе управления модуля происходит только через микро-ЭВМ (рис. 4.I.I), то в этом случае задача сопряжения сводится к разработке интерфейсных устройств. Обмен информацией межлу микро-ЭВЛ может осуществляться в трёх режимах: программном, в режиме прерывания или в режиме прямого доступа. Обмен инициируемый программно, предполагает проведение циклов обмена в заранее запрограммированные моменты времени. Однако поскольку циклы роботы отдельных устройств модуля носят случайный характер, то неизбежен простой одного устройства в режиме ожидания обмена с другим. Кроме того, такой способ не позволяет СТЗ оперативно вмешиваться в действия промышленного робота или мегнитного захвата, а последним оперативно информировать систему технического зрения о выполнении целевой функции или возникновении конфликтной ситуации. Прямой доступ является самъм,быстрым способом обмена, однако он предназначен для обмена информацией с ОЗУ и неудобен для обмена информации между двумя процессорами. Наиболее эффективным оказывается обмен в режиме прерываний. В этом случае один из процессоров, получив запрос от другого, останавливает выполнение своей программы и переходит в режим обработки прерывания.

С точки зрения аппаратурных затрат такой интерфейс реализуется достаточно просто, если в микро-ЭВМ робота, магнитного захвата и СТЗ используются магистрали одного типа [36,37] . Так на-пример в системе технического зрения применена микро-ЭВМ "Элек-троника-бШ", имеющая асинхронную мультиплексированную магистраль типа " u-«us " .

Такая же магистраль используется в микро-ЭВМ серии "Электро-ника-НЦ 80". Для этой магистрали промышленно выпускаются стандартные интерфейсы пользователя, с помощью которых можно осуществить сопряжение двух микро-ЭВМ.

Похожие диссертации на Система технического зрения на основе ПЭС телекамеры и микро-ЭВМ "Электроника-60М" для очувствления промышленных роботов