Устройство для распознавания подвижных объектов

 

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано в системах управления робототехническими комплексами и адаптивными роботами, в качестве сенсорного устройства при работе в реальном масштабе времени. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет одновременного определения ориентации предварительно не ориентированного объекта. Устройство содержит матрицу 1 фотодатчиков размерами n x m, причем поля зрения столбцов датчиков этой матрицы образуют плоскости, углы между которыми одинаковы и равны а, формирователь 6 импульсов, имеющий кинематическую связь с конвейером для обеспечения инвариантности по отношению к скорости движения конвейера, схемы выделе ния-ммпульсов, обеспечивающие подсчет импульсов, поступающих с формирователя 6 импульсов в течение времени затемнения (/) С о чэ ел со со VI

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 06 К 9/68

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ос

СЛ (л) (гд (21) 4617594/24 (22) 08.12.88 (46) 30.11.91. Бюл. ¹ 44 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) В.Б. Брагин, А.М. Ващенко и И.Г. Никольская (53) 621.374.32(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N . 1004972, кл. G 05 В 15/00, 1983, Авторское свидетельство СССР

N 1520563, кл, G 06 К 9/68, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ

ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ (57) Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано в системах управления робототехническими комплек„„SU„„1695337 А1 сами и адаптивными роботами, в качестве сенсорного устройства при работе в реальном масштабе времени. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет одновременного определения ориентации предварительно не ориентированного объекта. Устройство содержит матрицу 1 фотодатчиков размерами и х m, причем поля зрения столбцов датчиков этой матрицы образуют плоскости, углы между которыми одинаковы и равны а, формирователь 6 импульсов, имеющий кинематическую связь с конвейером для обеспечения инвариантности по отношению к скорости движения конвейера, схемы выделения импульсов, обеспечивающие подсчет импульсов, поступающих с формирователя

6 импульсов в течение времени затемнения

1695337 обьектом фотодатчика для каждого фтодатчика, Число импульсов, подсчитанных счетчиками за время прохождения объекта в рабочей зоне матрицы 1 фотодатчиков, зависит от линейных размеров объекта и от его ориентации на конвейере. Из всех векторов чисел, сформированных в процессе прохождения объектом рабочей зоны матрицы 1 фотодатчиков счетчиками, соответствующими фотодатчикам, образующим столбцы матрицы 1, с эталоном совпадает только тот, угол ориентации фотодатчиков для которого совпадает с углом ориентации

Изобретение относится к робототехнике и может быть использовано для распознавания изделий, перемещаемых конвейером, а также для определения их ориентации при решении задач, связанных с упорядочением и подготовкой рабочей среды робота.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства путем одновременного определения ориентации предварительно не ориентированного объекта.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для распознавания подвижных объектов; на фиг, 2 — функциональная схема блока принятия решения; на фиг, 3 — функциональная схема блока управления записью и чтением; на фиг. 4 — схема расположения фотодатчиков и объекта.

Устройство для распознавания подвижных объектов содержит (фиг. 1) матрицу 1 размерности п х m фотодатчиков 2, источник

3 света, модулятор 4 светового сигнала, фотодатчик 5, формирователь 6 импульсов, группу элементов И 7,1 — 7,п, группу счетчиков 8.1 — 8.п, шифратор 9, блок 10 управления записью и чтением, блок 11 памяти, группу блоков 12,1 — 12.m принятия решения, элемент ИЛИ вЂ” НЕ 13, элемент И 14, блок 15 элементов сравнения и регистр 16.

На фиг, 1 обозначены также вход 17 установки устройства в начальное состояние и первый — третий управляющие входы

18 — 20 устройства и, кроме того группа выходов 21 и выход 22 устройства.

Блок 12 принятия решения включает (фиг, 2) группу элементов И 23.1-23.п, группу счетчиков 24.1-24,п и блок 25 элементов сравнения.

Блок 10 управления записью и чтением образуют(фиг, 3) элемент ИЛИ-НЕ 26, первый 27 и второй 28 элементы И, элемент

40 объекта на конвейере, Номер столбца фотодатчиков дает искомый угол ориентации объекта, а вектор чисел в счетчиках, соответствующих этому столбцу, дает возможность идентифицировать объект. В устройстве обеспечивается одновременное распознавание объекта и определение

его ориентации по совокупности его проекций на плоскости, перпендикулярные к несущей плоскости конвейера и ориентированные под различными углами к направлению перемещения объекта. 1 з,п. ф-лы, 4 ил.

ИЛИ 29, одновибратор 30 и счетчик 31 адреса, Устройство работает следующим образом, Перед началом работы устройство переводится в начальное состояние подачей сигнала на входы 17 и 18 устройства. На входах

19 и 20 при этом установлен уровень "0", Если устройство требуется обучить распознаванию некоторых объектов, то на входе 19 устанавливается "1" и эталонный объект устанавливается на конвейер в нормальной (не требующей коррекции при дальнейшей работе) ориентации. Наличие

"О" на входе 19 запрещает работу блока 15 элементов сравнения и блоков 25 элементов сравнения во всех блоках 12. При движении объекта по конвейеру в поле зрения фотодатчиков матрицы 1 счетчики 8 и 24 производят счет импульсов, вырабатываемых формирователем 6 импульсов, поскольку выходной сигнал фотодатчика в затемненном состоянии соответствует "1", Содержимое каждого счетчика после выхода объекта из поля зрения соответствующего фотодатчика пропорционально длине проекции объекта на плоскость, перпендикулярную несущей плоскости конвейера и направлению зрения фотодатчиков на высоте, равной высоте установки фотодатчика над несущей поверхностью конвейера, Таким образом, в счетчиках 8 и 24, соответствующих столбцам фотодатчиков 2.1 — 2.п, образуется вектор чисел-длин проекций объекта на одну и ту же плоскость на разной высоте от несущей плоскости. Поскольку столбцы фотодатчиков 2.1 — 2.п имеют веерообразную ориентацию полей зрения (фиг. 4), то в соответствующих им счетчиках формируется набор векторов для различных углов ориентации объекта. Поле зрения i-го столбца фотодатчиков 2.1-2.п перпендикулярно на1695337

2 >3, 30

40 сигналов недопустимо

50 правлению движения конвейера, что соответствует углу ориентации объекта, равному

О. Поэтому для режима обучения устройства используется столбец фотодатчиков под номером i. Как только объект выйдет из поля зрения всех фотодатчиков 2.1 — 2.п I-го столбца фотодатчиков, блок 10 управления записью и чтением вырабатывает строб-импульс на синхрониэирующем выходе, а на адресных выходах к этому времени уже установлен адрес, куда будет производиться запись или откуда будет производиться чтение. В исходном состоянии на адресных выходах установлен нулевой адрес, По переднему фронту строб-импульса в режиме обучения устройства производится запись в память содержимого счетчиков, соответствующих I-му столбцу фотодатчиков

2, а также запоминание адреса обращения к памяти в регистре 16, По заднему фронту этого же импульса происходит увеличение адреса на единицу на адресных выходах, после чего можно приступать к обучению распознавания следующего объекта. Количество разрядов К, используемых для адресации памяти, определяется из соотношения, . где J — максимальное количество эталонов.

Блок 11 памяти должен запоминать J (n x I) — разрядных слов, где и — количество счетчиков; I — разрядность счетчиков 8 и 24.

После того, как процесс обучения завершен, устройство переводится в режим работы, Для э ого снимается сигнал разрешения записи на входе 19 и устанавливается сигнал разрешения чтения на входе 20 устройства. Одновременное присутствие обоих

Распознаваемый объект произвольной ориентации проходит в поле зрения всех фотодатчиков 2 матрицы 1 фотодатчиков.

После того, как объект вышел из поля зрения последнего фотодатчика 2 m-го блока

12, на выходе элемента ИЛИ вЂ” НЕ 13 устанавливается "1". Через элемент И 14 сигнал разрешения сравнения поступает на все боки элементов 15 и 25 сравнения, которые сравнивают содержимое счетчиков 8 и 24 с содержимым блока 11 памяти по адресу, на который указывает блок 10 управления записью и чтением, Если на выходах всех блоков 15 и 25 элементов сравнения присутствует "0", то на выходе шифратора.9 также устанавливается "0", что соответствует ситуации, когда объект нераспознан, В этом случае на вход 17 подают импульс и на выходе блока 11 памяти вследствие срабатывания блока 10 управления записью и чтением устанавливается вектор чисел, соответствующий очередному эталону. Процесс продолжается до тех пор, пока в одном из блоков 15 и 25 элементов сравнения не будет достигнуто совпадение векторов чисел распознаваемого и эталонного объектов. На выходе шифратора 9 в этом случае устанавливается кодовая комбинация, соответствующая номеру того блока 12, в котором было зарегистрировано совпадение с эталоном, что позволяет при известном угле а между направлениями ориентации двух соседних столбцов фотодатчиков 2 определить угол ориентации объекта, а содержимое регистра 16 дает номер эталона.

Предлагаемое устройство для распознавания подвижных объектов позволяет по сравнению с известным, кроме распознавания изделия, определять его ориентацию без остановки конвейера в процессе работы.

Формула изобретения

1. Устройство для распознавания подвижных объектов, содержащее матрицу фотодатчиков, источник света, группу элементов И, группу счетчиков, блок памяти, блок управления записью и чтением, фотодатчик, модулятор светового сигнала и формирователь импульсов, вход которого соединен с выходом фотодатчика, оптически связанного с модулятором светового потока, выход формирователя импульсов подключен к первым входам элементов И группы, второй вход каждого из элементов

И группы соединен с выходом соответствующего фотодатчика матрицы, а выход — со счетным входом соответствующего счетчика группы, входы сброса счетчиков группы объединены и являются входом установки устройства в исходное состояние, выходы счетчиков группы подключены к соответствующим информационным входам блока памяти, адресные, управляющие и синхронизирующий входы которого соединены с соответствующими выходами блока управления записью и чтением, информационные входы которого подключены к выходам фотодатчиков матрицы, вход начальной установки и входы управления записью-чтением блока управления записью и чтением являются соответственно первым, вторым и третьим управляющими входами устройства, отли ча ю щееся тем, что,с целью расширения функциональных возможностей за счет одновременного определения ориентации предварительно не ориентированного объекта, в устройство введены регистр, блок элементов сравнения, группа блоков принятия решения, элемент ИЛИ—

1695337

НЕ, элемент И, шифратор, информационные входы регистра соединены с адресными входами блока памяти, вход разрешения записи регистра подключен к синхронизирующему выходу блока управления записью и чтением, выходы регистра являются группой выходов устройства, первая группа входов блока элементов сравнения соединена с выходами счетчиков группы, вторая группа входов блока элементов сравнения подключена к выходам блока памяти, управляющий вход блока элементов сравнения соединен с выходом элемента И, выход блока элементов сравнения подключен к входу шифратора, выход которого является выходом устройства, первая группа информационных входов блоков принятия решения группы соединена с выходами соответствующих фотодатчиков столбца матрицы фотодатчиков, вторая группа информационных входов блоков принятия решения группы пдключена к выходам блока памяти, тактовые входы блоков принятия решения группы соединены с выходом формирователя импульсов, управляющие входы блоков принятия решения группы подклю.чены к выходу элемента И, входы установки блоков принятия решения группы соединены с входами сброса счетчиков группы, выходы блоков принятия решения группы соединены с группой входов шифратора, входы элемента ИЛИ вЂ” НЕ подключены к выходам фотодатчиков последнего столбца матрицы

5 фотодатчиков, выход элемента ИЛИ вЂ” НЕ соединен с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к входу .управления чтением блока управления записью и чтением, 10

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что каждый блок принятия решения содержит группу элементов И, группу счетчиков и блок элементов сравнения, пер15 вые входы элементов И группы являются первой группой информационных входов блока, вторые входы элементов И группы объединены и являются тактовым входом блока, выход каждого из элементов И груп20 пы соединен со счетным входом соответствующего счетчика группы, входы сброса счетчиков группы объединены и являются входом установки блока, выходы счетчиков группы подключены к первой группе входов

25 блока элементов сравнения, вторая группа входов которого является второй группой информационных входов блока, управляющий вход блока элементов сравнения является управляющим входом блока, 1695337