Mašinine rega
Mašininė rega – tai technologija ir metodai, grindžiami skaitmeninio aplinkos vaizdo kūrimu, kad būtų galima atlikti automatinį valdymą, procesų kontrolę ar robotų valdymą. Mašininė rega apima programinę ir techninę įrangą, integruotas sistemas ir metodus.
Kaip sąvoka, mašininė rega daugiausia naudojama pramonės automatizavimo srityje, bet taip pat ir kitose aplinkose, pavyzdžiui, saugumo sistemose ir transporto priemonių valdyme.
Mašininės regos procesą sudaro trys etapai:
1) fotografavimas
2) automatinė analizė
3) reikiamos informacijos pateikimas
Mašininė rega pakeičia daug darbo reikalaujantį rankinį tikrinimą greitu automatizuotu skaitmeniniu vaizdų apdorojimu. Dėl sparčios raidos sistemos tapo gerokai pigesnės ir užtikrina gerą investicijų grąžą.
Yra du mašininės regos tipai – dvimatė (2D) ir trimatė (3D) mašininė rega.
Mašininės regos taikymai apima daugybę užduočių - nuo buvimo vietoje tikrinimo iki tikrinimo realiuoju laiku ir rūšiavimo.
Pagrindinės mašininės regos užduotys:
· Tikrinimas – produkto kokybės tikrinimas, defektų ir nukrypimų aptikimas.
· Matavimas – objektų matmenų (ilgio, pločio, aukščio, ploto, tūrio) nustatymas.
· Skaitymas – tekstų dekodavimas ir skaitymas (brūkšniniai kodai, 2D kodai, simbolių atpažinimas).
· Padėties nustatymas – objektų aptikimas ir vietos nustatymas.
Dvimatė (2D) mašininė rega
Analizuojamas vaizdas gaunamas iš kameros vaizdo arba brūkšninio skaitytuvo. Dažniausiai vaizdas yra kontrastingas ir nespalvotas. Tokiuose vaizduose pagrindinis veiksnys yra apšvietimas. 2D mašininė rega tinka ten, kur objektai yra labai kontrastingi arba svarbu nustatyti jų spalvą. 2D sistema gali atlikti visų keturių kategorijų užduotis.
Trimatė (3D) mašininė rega
3D mašininė rega idealiai tinka objekto tūriui, formai ir erdvinei vietai nustatyti. Be to, 3D mašininė rega 3D gali nustatyti mažai kontrastingus objektus ir defektus, kai skiriasi jų aukštis.
3D fotografavimą galima atlikti naudojant ir skenavimo, ir momentinio vaizdavimo būdus.
· Skenuojant objektas vienodu greičiu juda per skenerio matymo lauką ir sukuriamas objekto 3D profilis.
· Fotografuojant iš vaizdo sukuriamas objekto 3D modelis.
Skenuoti vaizdai paprastai yra daug tikslesni už įprastinius vaizdus.
Kaip sąvoka, mašininė rega daugiausia naudojama pramonės automatizavimo srityje, bet taip pat ir kitose aplinkose, pavyzdžiui, saugumo sistemose ir transporto priemonių valdyme.
Mašininės regos procesą sudaro trys etapai:
1) fotografavimas
2) automatinė analizė
3) reikiamos informacijos pateikimas
Mašininė rega pakeičia daug darbo reikalaujantį rankinį tikrinimą greitu automatizuotu skaitmeniniu vaizdų apdorojimu. Dėl sparčios raidos sistemos tapo gerokai pigesnės ir užtikrina gerą investicijų grąžą.
Yra du mašininės regos tipai – dvimatė (2D) ir trimatė (3D) mašininė rega.
Mašininės regos taikymai apima daugybę užduočių - nuo buvimo vietoje tikrinimo iki tikrinimo realiuoju laiku ir rūšiavimo.
Pagrindinės mašininės regos užduotys:
· Tikrinimas – produkto kokybės tikrinimas, defektų ir nukrypimų aptikimas.
· Matavimas – objektų matmenų (ilgio, pločio, aukščio, ploto, tūrio) nustatymas.
· Skaitymas – tekstų dekodavimas ir skaitymas (brūkšniniai kodai, 2D kodai, simbolių atpažinimas).
· Padėties nustatymas – objektų aptikimas ir vietos nustatymas.
Dvimatė (2D) mašininė rega
Analizuojamas vaizdas gaunamas iš kameros vaizdo arba brūkšninio skaitytuvo. Dažniausiai vaizdas yra kontrastingas ir nespalvotas. Tokiuose vaizduose pagrindinis veiksnys yra apšvietimas. 2D mašininė rega tinka ten, kur objektai yra labai kontrastingi arba svarbu nustatyti jų spalvą. 2D sistema gali atlikti visų keturių kategorijų užduotis.
Trimatė (3D) mašininė rega
3D mašininė rega idealiai tinka objekto tūriui, formai ir erdvinei vietai nustatyti. Be to, 3D mašininė rega 3D gali nustatyti mažai kontrastingus objektus ir defektus, kai skiriasi jų aukštis.
3D fotografavimą galima atlikti naudojant ir skenavimo, ir momentinio vaizdavimo būdus.
· Skenuojant objektas vienodu greičiu juda per skenerio matymo lauką ir sukuriamas objekto 3D profilis.
· Fotografuojant iš vaizdo sukuriamas objekto 3D modelis.
Skenuoti vaizdai paprastai yra daug tikslesni už įprastinius vaizdus.
Trimačio (3D) vizuolizavimo metoda
Mašininiam vizuolizavimui naudojami įvairūs metodai. Pagrįsti laiku, kai remiantis šviesos šaltinio naudojimu, iš kameros įvertinama informacija apie atstumą. Geometriniai, pavyzdžiui, stereovaizdas, lazerinė trianguliacija, šviesos juostos projekcija ir šešėliavimas.
Time of Flight (skrydžio laikas)
Time of Flight jutikliai matuoja šviesos spindulio kelio nuo šviesos šaltinio iki objekto ir atgal į jutiklį laiką. Šviesos fazės kitimas suteikia pakankamai informacijos, kad būtų galima apskaičiuoti praėjimo laiką, kuris paverčiamas atstumu. Taip nustatomas kiekvieno vaizdo taško atstumas nuo kameros.
Naudojant šį metodą galima išmatuoti iki 40 m atstumą, o skiriamoji geba yra 5-10 mm (200x200 pikselių). Per sekundę galima padaryti iki 100 nuotraukų.
Atsižvelgiant į santykinai mažą skiriamąją gebą, šių kamerų taikymo sritis šiuo metu yra ribota. Pavyzdžiui, aptikti tuščius padėklus arba tikrinti lygius. Kameros taip pat naudojamos statistiniams eismo duomenims rinkti.
Stereovaizdas
Trimatis vaizdas sukuriamas žiūrint į objektą iš dviejų skirtingų žiūros taškų, kaip žmogaus regos sistemoje. Tai atliekama įvertinant abiejuose vaizduose aptinkamus bendrus požymius, kurie vėliau naudojami požymio XYZ koordinatėms nustatyti. Jei randama daugiau nei vienas požymis, taip pat galima nustatyti objekto orientaciją.
Trimatį stereovaizdą galima išspręsti nebrangiai. Tereikia vienos dvimatės kameros, perkeliamos į du žiūros taškus.
Lazerinė trianguliacija
Į matuojamą objektą krinta lazerio spindulio linija, kuri sukuria tikslų objekto reljefą. Objektas perkeliamas per lazerio liniją. Lazerio spindulio linija stebima fiksuotu kampu esančia kamera, kuri fiksuoja linijos vaizdus. Gauti kontūrų profiliai sujungiami į vieną trimatį vaizdą.
Gautą trimatį modelį galima pasukti ir perkelti išilgai bet kurios ašies, o tai reiškia, kad valdomi objektai nebeturi būti fiksuotoje padėtyje. Nereikia brangių mechaninių komponentų valdomiems gaminiams rūšiuoti ir orientuoti į tinkamą padėtį.
Pagrindinis trianguliacijos reikalavimas yra matuojamo objekto judėjimas kameros ir lazerio spindulio linijos atžvilgiu. Kai kurių objektų atveju kyla pavojus, kad objektas uždengs lazerio spindulio liniją nuo kameros ir tuo metu nebus galima surinkti jokios informacijos. Kaip išeitį galima naudoti kelias kameras, kurios lazerio spindulio liniją stebi skirtingais kampais. Gauti matavimai apibendrinami į vieną duomenų rinkinį, o užtemdymas įvyksta tik tada, kai lazerio nemato nė viena iš kamerų.
Šviesos pluošto projekcija
Šviesos pluošto projekcija panaši į lazerinę trianguliaciją, tačiau, kitaip nei lazeriu, matuojamas objektas neturi judėti. Tačiau matavimas atliekamas ypač greitai.
Šviesa projektuojama juostomis į objektą, o fotoaparatas pagal gautą projekciją sukuria trimatį vaizdą.
Lyginant su lazeriniu metodu, galima išmatuoti atskirų pikselių aukštį, o tai užtikrina gerokai didesnį tikslumą.
Dėl didelio greičio ir didelės duomenų rinkimo talpos šviesos pluoštų projekcija idealiai tinka pramoninio tikrinimo užduotims, tokioms kaip formos deformacija, pilnas surinkimas, komponentų padėties nustatymas ir tūrio nustatymas.
Šešėlių atvaizdai
Atliekant šešėlių vaizdavimą daromos 3-4 objekto šešėlio nuotraukos skirtingomis kryptimis. Pagal šešėlius galima įvertinti objekto formą ir paviršiaus tekstūrą. Tačiau negalima nustatyti tikslaus objekto aukščio. Todėl šis metodas daugiausia naudojamas objektų paviršiaus kokybei tikrinti.
Šešėlių susidarymui neturi įtakos objekto paviršiaus savybės, pavyzdžiui, atspindėjimas, todėl galima gauti labai ryškius vaizdus.
Matuojamas objektas gali judėti tiesiškai išilgai tiesios linijos arba suktis vietoje.
Time of Flight (skrydžio laikas)
Time of Flight jutikliai matuoja šviesos spindulio kelio nuo šviesos šaltinio iki objekto ir atgal į jutiklį laiką. Šviesos fazės kitimas suteikia pakankamai informacijos, kad būtų galima apskaičiuoti praėjimo laiką, kuris paverčiamas atstumu. Taip nustatomas kiekvieno vaizdo taško atstumas nuo kameros.
Naudojant šį metodą galima išmatuoti iki 40 m atstumą, o skiriamoji geba yra 5-10 mm (200x200 pikselių). Per sekundę galima padaryti iki 100 nuotraukų.
Atsižvelgiant į santykinai mažą skiriamąją gebą, šių kamerų taikymo sritis šiuo metu yra ribota. Pavyzdžiui, aptikti tuščius padėklus arba tikrinti lygius. Kameros taip pat naudojamos statistiniams eismo duomenims rinkti.
Stereovaizdas
Trimatis vaizdas sukuriamas žiūrint į objektą iš dviejų skirtingų žiūros taškų, kaip žmogaus regos sistemoje. Tai atliekama įvertinant abiejuose vaizduose aptinkamus bendrus požymius, kurie vėliau naudojami požymio XYZ koordinatėms nustatyti. Jei randama daugiau nei vienas požymis, taip pat galima nustatyti objekto orientaciją.
Trimatį stereovaizdą galima išspręsti nebrangiai. Tereikia vienos dvimatės kameros, perkeliamos į du žiūros taškus.
Lazerinė trianguliacija
Į matuojamą objektą krinta lazerio spindulio linija, kuri sukuria tikslų objekto reljefą. Objektas perkeliamas per lazerio liniją. Lazerio spindulio linija stebima fiksuotu kampu esančia kamera, kuri fiksuoja linijos vaizdus. Gauti kontūrų profiliai sujungiami į vieną trimatį vaizdą.
Gautą trimatį modelį galima pasukti ir perkelti išilgai bet kurios ašies, o tai reiškia, kad valdomi objektai nebeturi būti fiksuotoje padėtyje. Nereikia brangių mechaninių komponentų valdomiems gaminiams rūšiuoti ir orientuoti į tinkamą padėtį.
Pagrindinis trianguliacijos reikalavimas yra matuojamo objekto judėjimas kameros ir lazerio spindulio linijos atžvilgiu. Kai kurių objektų atveju kyla pavojus, kad objektas uždengs lazerio spindulio liniją nuo kameros ir tuo metu nebus galima surinkti jokios informacijos. Kaip išeitį galima naudoti kelias kameras, kurios lazerio spindulio liniją stebi skirtingais kampais. Gauti matavimai apibendrinami į vieną duomenų rinkinį, o užtemdymas įvyksta tik tada, kai lazerio nemato nė viena iš kamerų.
Šviesos pluošto projekcija
Šviesos pluošto projekcija panaši į lazerinę trianguliaciją, tačiau, kitaip nei lazeriu, matuojamas objektas neturi judėti. Tačiau matavimas atliekamas ypač greitai.
Šviesa projektuojama juostomis į objektą, o fotoaparatas pagal gautą projekciją sukuria trimatį vaizdą.
Lyginant su lazeriniu metodu, galima išmatuoti atskirų pikselių aukštį, o tai užtikrina gerokai didesnį tikslumą.
Dėl didelio greičio ir didelės duomenų rinkimo talpos šviesos pluoštų projekcija idealiai tinka pramoninio tikrinimo užduotims, tokioms kaip formos deformacija, pilnas surinkimas, komponentų padėties nustatymas ir tūrio nustatymas.
Šešėlių atvaizdai
Atliekant šešėlių vaizdavimą daromos 3-4 objekto šešėlio nuotraukos skirtingomis kryptimis. Pagal šešėlius galima įvertinti objekto formą ir paviršiaus tekstūrą. Tačiau negalima nustatyti tikslaus objekto aukščio. Todėl šis metodas daugiausia naudojamas objektų paviršiaus kokybei tikrinti.
Šešėlių susidarymui neturi įtakos objekto paviršiaus savybės, pavyzdžiui, atspindėjimas, todėl galima gauti labai ryškius vaizdus.
Matuojamas objektas gali judėti tiesiškai išilgai tiesios linijos arba suktis vietoje.
Mūsų kontaktai
OMD OÜ
Reg. kodas 11468255
VAT EE101260778
+372 5336 4352
omdrobots@omdrobots.eu
Sinilille tee 6/1, biuras 9, 75312 Peetri, Eesti (Estija)
Image courtesy of Chacko John from Pexels
VAT EE101260778
+372 5336 4352
omdrobots@omdrobots.eu
Sinilille tee 6/1, biuras 9, 75312 Peetri, Eesti (Estija)
Image courtesy of Chacko John from Pexels
Siųsdami žinutę sutinkate su mūsų privatumo politika.
