Способ определения расположения объекта на плоскости

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в системах технического зрения промышленных роботов. Целью изобретения является расширение области применения способа за счет дополнительного определения угла ориентации объекта на плоскости . Цель достигается путем освещения объекта световым потоком, детектирования рассеянного светового потока, поочередной модуляции выделенной неоднородной части светового потока пропорционально пространственному распределению яркости опорных изображений , 11змерения интенсивностей промодулированных световых потоков и определения по ним угла ориентации объекта. Совокупность указанных операций позволяет определять расположение объекта с высокой степенью точности . 2 ил. с СЛ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 G 06 К 9 00

ЗСЕСЮЧ)? 1(l3 1„.

ИБЛИ() ГЕ)(А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

Г)0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3868169/24-24 (22) 15,03.85 (46) 23.08,87. Бюл. Ь - 31 (71) Московский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) В.В.Латышев (53) 772.99(088.8) (56) Оптико-электронные методы обра— ботки изображений.: Сб./Под ред, С.Б.Гуревича, Л.: Наука, 1982, с. 144.

Патент Великобритании N - 1549840, кл. G 01 S 3/78, опублик. 1976. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСПОЛОЖЕНИЯ

ОБЪЕКТА НА ПЛОСКОСТИ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в системах технического зрения промьппленных роботов. Целью изобретения является расширение области применения способа за счет дополнительного определения угла ориентации объекта на плоскости. Цель достигается путем освещения объекта световым потоком, детектирования рассеянного светового потока, поочередной модуляции выделенной неоднородной части светового потока пропорционально пространственному распределению яркости опорных изображений, измерения интенсивностей промодулированных световых потоков и определения по ним угла ориентации объекта. Совокупность указанных операций позволяет определять расположение объекта с высокой степенью точности. 2 ил.

1332342

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в системах технического зрения.

Цель изобретения — расширение области применения способа за счет дополнительного определения угла ориентации объекта на плоскости.

На фиг. 1 приведен пример иэображения объекта в поле зрения датчика; на фиг. 2 — схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит последовательно соединенные матричный фотоприем- 15 ник 1 и первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, последовательно соединенные светодиодную матрицу

3 -управляемый транспарант 4, фокусирующую линзу 5, фотоприемник 6 и второй АЦП 7, блок 8 определения координат положения, причем первый 2 и второй 7 АЦП, светодиодная матрица

3 и управляемый транспарант 4 связаны с блоком 8 определения координат с помощью линии 9 сопряжения в стандарте КАМАК.

Способ осуществляют следующим об-! разом.

Поле зрения фотоприемника на некоторой плоскости равномерно освещается источником света. Рассеянный световой поток создает на входной апертуре фотоприемника изображение этого поля. Если объект отсутствует, 35 то световой поток является однородным. Если объект находится в поле зрения, то за счет неравномерного рассеяния возникает модуляция интенсивости светового потока, воспроизводящая на 40 входной апертуре фотоприемника изображение объекта, как показано на фиг, l.

Координаты смещения центра тяжести изображения х и у определяются 45 (ll следующим образом:

x =jj xU (x,y) йхйу! jj U(x,y) dxdy, y(I,=ЦyU(x y)dxdyj fI U(x,y)dxdy, 50 (1)

5 5 где S — поле зрения фотоприемника;

U(x y) — интенсивность светового потока, рассеянного точкой с координатами х, у. 55

После того, как координаты центра тяжести, характеризующие смещение объекта, найдены, выделяется часть светового потока с координатами центу, =jj U(x,y)h;(x,y)dxdy, (2) 1у2у ° ° ° уК

Если сигналы у формируются поочередно, путем смены маски, то все у, необходимо запомнить до получения

I последнего у . Можно все у; получить одновременно путем мультиплицирования выделенного светового потока и модуляции каждой иэ копий с помощью своей маски.

Далее формируется сигнал, пропорциональный углу of в соответствии со следующим преобразованием:

)у\ lYI

Е - . °, с. у"...у,," (3)

>,=-О „=о

Например, для m=2 и n=2 это соотношение имеет вид: о(. =с„+с„у, +с„у,+с„у, у, +c„y, +

Величина коэффициентов с наIi,Ä 1 In ходятся заранее следующим образом. ра х„, у„, которая содержит изображение объекта, т„е. сужается поле зре1 ния датчика до площадки S (фиг. 1, I показана пунктиром) . Размеры S легко определяются заранее по размерам объекта. Предполагается, что известно, какой объект может оказаться в наблюдаемой области, как, например, в случае движения одинаковых деталей по ленте транспортера.

Далее опредепяется угол о(, ориентации объекта. Для этого выделенную часть светового потока поочередно подвергают пространственной модуляции по интенсивности в соответствии с законом изменения системы выбранных двумерных ортогональных функций h; (i=1 2...,,К). Число К определяет точность определения угла ориентации „ и может быть установлено экспериментально. Система ортогональных функций выбирается иэ соображений простоты осуществления модуляции. Модуляция может выполняться, например, путем пропускания выделенного светового потока через полупрозрачную маску, ко эффициент прозрачности которой пропорционален значениям двумерной функции

Уолша. Дпя каждой маски с законом модуляции h; (x,у) промодулированный световой. поток фокусируют, чтобы сформировать сигнал у„, пропорциональный интегральной яркости

1332342 сле преобразования в АЦП 7 сигнал у<, соответствующий (2), поступает в блок

8 определения координат положения.

Последовательно управляя транспарантом 4, получают К сигналов у для различных h ° (х,у) и в сортветствии с

< (3) в блоке определения координат положения формируют значение угла ориентации <«..

y;(a;)=JfU(x,y, )h

Значения M>, j=l,...,N, равномерно перекрывают интервал 0...2 « с некоторым небольшим шагом 4 <.=2

Подставляя ж в левую часть соотно3 шения (2), а соответствующие им значения у (К ) — в правую, получают систему из N уравнений, в которой незивестными являются коэффициенты

c <. ;, Необходимо, чтобы число N дискретных значений oL было равно или больше числа неизвестных коэффициен- Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я тов. Тогда из этой системы их можно найти, например, с использованием известного метода наименьших квадратов.

Найденные коэффициенты использу- 25 ются в соотношении (3) °

Первый матричный фотоприемник 1 воспринимает световой поток, рассеянный в его поле зрения. С помощью AIgl

2 наблюдаемое изображение преобразуется в цифровую форму и вводится в блок 8 определения координат положения, который. представляет собой ЭВМ.

В этом блоке в численном виде вычисляются интегралы, входящие в (1), и определяются координаты х,у . Затем

35 фрагмент наблюдаемого изображения с объектом и координатами центра х,у подается на светодиодную матрицу 3 для создания светового потока, соответствующего выделенному фрагменту.

На управляемый транспарант 4 из памяти блока 8 определения координат положения подаются коды, позволяющие установить коэффициент прозрачности транспаранта в соответствии с функ- 45 циями h;(x,у). Световой поток, прошедший через транспарант и получивший дополнительную модуляцию в соответствии с h.(õ,у), фокусируется на входной зрачок фотоприемника 6, и по. @1

По сравнению с известным предлага- . емый способ позволяет формировать значения координат положения не менее, чем на порядок величины быстрее, так как не требуются механические перемещения и проверки возможных углов ориентации. к к м — Q i i° e eQ c„ó ° ° ° ур

4 rn где с4 — табличные коэффициенты;

К соответствует числу минимально различных углов положения объектов.

Размещают объект в центре поля зрения и, поочередно располагая его под различными углами Ы., экспериментально или расчетным путем определяют ве5 личины

Способ определения расположения объекта на плоскости, заключающийся в освещении объекта световым потоком, детектировании рассеянного светового потока, выделении неоднородной его части и формировании сигналов, пропорциональных смещению объекта на плоскости в двух взаимно ортогональных направлениях, о т л и ч а ю—

m и и с я тем, что, с целью расширения области применения за счет дополнительного определения угла ориентации объекта на плоскости, выделенную неоднородную часть светового потока поочередно модулируют по интенсивности пропорционально пространственному распределению яркости каждого из К опорных изображений, фокусируют промодулированные световые потоки и измеряют их интенсивности у„, а сигнал, пропорциональный углу

oLориентации объекта, формируют в соответствии с выражением

1332342

Ац

Фиг.1

Составитель А. Краснов

Редактор В.Петраш Техред В.Кадар Корректор А.Обручар

Тираж 672 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.

Заказ 3835/46

4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул, Проектная, 4