По способности выявлять различия между уровнями яркости разных точек изображения все СТЗ делятся на две группы — бинарные и полутоновые. Наиболее распространены сейчас бинарные системы, которые гораздо проще. В них яркость в каждой точке изображения может иметь только два значения: «черное» и «белое». Таковы, в частности, СТЗ, оснащенные датчиками на базе фотоэлементов. СТЗ па базе телекамер могут быть как бинарными, так и полутоновыми. Число градаций яркости (или уровней квантования) в них достигает 256. Полутоновые системы могут воспринимать и обрабатывать гораздо больше информации, но они пока еще очень сложны и имеют малое быстродействие. При выборе числа уровней квантования исходят из того, что при малом их числе могут возникать ложные контуры. При 256 уровнях квантования ложные контуры практически не возникают. Но увеличение числа уровней приводит к усложнению аппаратуры ввода и обработки. Например, для ввода 512х512 элементов при 256 уровнях квантования требуется 20 секунд, а чтобы сохранить в памяти ЭВМ информацию, содержащуюся только в одном кадре, необходим объем памяти не менее 8 Мбайтов. По геометрическим характеристикам объектов сцены, воспринимаемых СТЗ, различают системы двухмерные и трехмерные. Двухмерные СТЗ работают обычно с одной видеокамерой при рассеянном освещении. Воспринимаемое ими изображение — плоское, как на обычной фотографии. Трехмерные СТЗ предназначены для идентификации любых пространственных характеристик объектов сцены. Однако в настоящее время действующие трехмерные системы могут быть использованы для решения упрощенных задач.
Различают два подкласса трехмерных СТЗ. Системы одного подкласса способны получать объемную информацию о сцене по серии плоских изображений. Расстояние по третьей координате может быть получено, например, путем поиска фиксированных точек объекта на стереоскопических изображениях и определения по относительному положению этих точек расстояния до камеры. В системах другого подкласса используется метод структурированного освещения или метод непосредственного измерения.
Метод структурированного освещения основан на использовании проекций световых масок. Такими масками служат световая точка, световая полоса, световая решетка из перпендикулярных световых полос. Если в любой момент времени известно взаимное расположение источника света и приемника в пространстве, то по смещению проекции световой маски на плоском изображении можно определить расстояние от поверхности объекта, отражающей свет, до видеокамеры.
Структурированное освещение используется, например, при сварке, когда необходима трехмерная информация о свариваемых деталях, в частности при сварке угловых швов. В одной из СТЗ, используемой адаптивным сварочным роботом, структурированное освещение обеспечивается с помощью лазерного луча. Форма светового пятна несет в себе необходимую информацию о трехмерной конфигурации сопряжения. СТЗ в реальном времени анализирует последовательность трехмерных изображений поверхностей свариваемых деталей в непосредственной близости от дуги.
Датчик СТЗ установлен непосредственно на манипуляторе вместе со сварочной головкой. В результате анализа трехмерной модели стыка, построенной в соответствии с последовательностью изображений, СТЗ определяет конфигурацию свариваемых поверхностей и величину зазора между ними. На основе этой информации и заданной траектории сварного шва определяются координаты опорных точек, используемых системой управления при формировании траектории перемещения сварочной головки.
В трехмерных СТЗ, базирующихся на методе непосредственного измерения, расстояние до объекта и его элементов определяется по времени прохождения сигнала, т. е. фазового сдвига отраженного сигнала. В качестве источников сигнала используются лазеры, радары, сонары. Сигнал, отраженный от поверхности объектов сцены, несет информацию о пространственной форме этих объектов. Кроме методов непосредственного определения расстояния до любой точки объектов сцены путём измерения времени прохождения импульса, генерируемого сканирующим излучением, либо фазы отраженного света, используются методы, основанные на анализе интерференционной картины, получаемой в результате взаимодействия опорной и отраженной когерентных волн.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.