SU1332342A1 - Способ определени расположени объекта на плоскости - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и предназначено дл  использовани  в системах технического зрени  промышленных роботов. Целью изобретени   вл етс  расширение области применени  способа за счет дополнительного определени  угла ориентации объекта на плоскости . Цель достигаетс  путем освещени  объекта световым потоком, детектировани  рассе нного светового потока, поочередной модул ции выделенной неоднородной части светового потока пропорционально пространственному распределению  ркости опорных изображений , 11змерени  интенсивностей промодулированных световых потоков и определени  по ним угла ориентации объекта. Совокупность указанных операций позвол ет определ ть расположение объекта с высокой степенью точности . 2 ил. с СЛ

Description

1

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и предназначено дл  использовани  в системах технического зрени .

Це-ль изобретени  - расширение области применени  способа за счет дополнительного определени  угла ориентации объекта на плоскости.

На фиг. 1 приведен пример изображени  объекта в поле зрени  датчика на фиг. 2 - схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит последовательно соединенные матричный фотоприемник 1 и первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, последовательно соединенные светодиодную матрицу 3,-управл емый транспарант 4, фокусирующую линзу 5, фотоприемник 6 и второй АЦГ1 7, блок 8 определени  координат положени , причем первый 2 и второй 7 АЦП, светодиодна  матрица 3 и управл емый транспарант 4 св заны с блоком 8 определени  координат с помощью линии 9 сопр жени  в стандарте КАМАК.

Способ осуществл ют следующим об- разом.

1

Поле зрени  фотоприемника на некоторой плоскости равномерно освещаетс  источником света. Рассе нный световой поток создает на входной апертуре фотоприемника изображение этого пол . Если объект отсутствует, то световой поток  вл етс  однородным . Если объект находитс  в поле зрни , то за счет неравномерного рассе ни  возникает модул ци  интенсивост светового потока, воспроизвод ща  на входной апертуре фотоприемника изображение объекта, как показано на фиг. 1.

Координаты смещени  центра т жести изображени  Хц и у определ ютс  следующим образом:

(xU(x,y)dxdy/J U(x,y)dxdy, вS

(x,y)dxdy/|f U(x,y)dxdy,

бS

где S - поле зрени  фотоприемника; и(х,у) - интенсивность светового потока , рассе нного точкой с координатами х, у.

После того, как координаты центра т жести, характериззтощие смещение объекта, найдены, выдел етс  часть светового потока с координатами центра X.

Уц, котора  содержит изображе

ние объекта, т.е. сужаетс  поле зрени  датчика до площадки S ( фиг. 1, показана пунктиром). Размеры S легко определ ютс  заранее по размерам объекта . Предполагаетс , что известно, какой объект может оказатьс  в наблюдаемой области, как, например, в случае движени  одинаковых деталей по ленте транспортера.

Далее определ етс  угол ой ориентации объекта. Дл  этого вьщеленную часть светового потока поочередно подвергают пространственной модул ции по интенсивности в соответствии с законом изменени  системы выбранных двумерных ортогональных функций h- (,2,...,К). Число К определ ет точность определени  угла ориентации ot и может быть установлено экспериментально . Система ортогональных функций выбираетс  из соображений простоты осуществлени  модул ции. Модул ци  может выполн тьс , например, путем пропускани  выделенного светового потока через полупрозрачную маску, ко- эффициент прозрачности которой пропорционален значени м двумерной функции Уолша. Дп  каждой маски с законом модул ции h; (х,у) промодулированный световой , поток фокусируют, чтобы сформировать сигнап У; , пропорциональный интегральной  ркости

(x,y)h;(x,y)dxdy,

,2,...,K

(2)

Если сигналы у- формируютс  поочередно , путем смены маски, то все у. необходимо запомнить до получени  последнего у,. Можно все yj получить одновременно путем мультиплицировани  выделенного светового потока и модул ции каждой из копий с помощью своей маски.

Далее формируетс  сигнал, пропорциональный углу об, в соответствии со следующим преобразованием: m m

S Например , до  и ношение имеет вид:

1

(3)

зто COOTIE ,оУ,+с„,,,+

У1 + ,2У У г+С Х г

Величина коэффициентов с; . наход тс  заранее следующим образом.

Размещают объект в центре пол  зрени  и, поочередно располага  его под различными углами.: , экспериментально или расчетным путем определ ют величины

У, (otj) ||u(x,y,otj)hj (x,y)dxdy.

5

Значени  oij , j l,...,N, равномерно перекрывают интервал О...2 н с некоторым небольшим шагом (N-1). Подставл   otj в левую часть соотношени  (2), а соответствующие им значени  у (oij) - в правую, получают систему из N уравнений, в которой незивестными  вл ютс  коэффициенты

Н... r

Необходимо, чтобы число N

дискретных значений o6j было равно ил больше числа неизвестных коэффициентов . Тогда из этой системы их можно найти, например, с использованием известного метода наименьших квадратов .

Найденные коэффициенты используютс  в соотношении (3).

Первый матричньй фотоприемник 1 воспринимает световой поток, рассе нный в его поле зрени . С помощью АЦП 2 наблюдаемое изображение преобразуетс  в цифровую форму и вводитс  в блок 8 определени  координат положени , который-представл ет собой ЭВМ. Б этом блоке в численном виде вычисл ютс  интегралы, вход щие в (I), и определ ютс  координаты Хц,Уц. Затем фрагмент наблюдаемого изображени  с объектом и координатами центра х

ц,Уц

подаетс  на светодиодную матрицу 3 дл  создани  светового потока, соответствующего выделенному фрагменту. На управл емый транспарант 4 из пам ти блока 8 определени  координат положени  подаютс  коды, позвол ющие установить коэффициент прозрачности транспаранта в соответствии с функци ми h;(x,y). Световой поток, прошедший через транспарант и получивший дополнительную модул цию в соответствии с h,(х,у), фокусируетс  на входной зрачок фотоприемника 6, и по

еле преобразовани  в АЦП 7 сигнал у,, соответствующий (2), поступает в блок 8 определени  координат положени . Последовательно управл   транспарантом 4, получают К сигналов у- дл  различных hj(х,у) и в соответствии с (3) в блоке определени  координат положени  формируют значение угла ориентации oL «

По сравнению с известным предлага- емый способ позвол ет формировать значени  координат положени  не менее, чем на пор док величины быстрее, так как не требуютс  механические перемещени  и проверки возможных углов ориентации.

20

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ определени  расположени  объекта на плоскости, заключающийс  в освещении объекта световым потоком, детектировании рассе нного светового потока, выделении неоднородной его части и формировании сигналов, пропорциональных смещению объекта на плоскости в двух взаимно ортогональных направлени х, отличающийс  тем, что, с целью расширени  области применени  за счет дополнительного определени  угла ориентации объекта на плоскости, выдеенную неоднородную часть светового потока поочередно модулируют по интенсивности пропорционально пространственному распределению  ркости каждого из k опорных изображений, фокусируют промодулированные световые потоки и измер ют их интенсивности

   к

   а сигнал, пропорциональный углу

   oL ориентации объекта, формируют в соответствии с выражением

   0 - ZI.. г ZI V m

   к„.тУ,

   m УЛЛ

   с

   (.., т К

   табличные коэффициенты; соответствует числу минимально различных углов положени  объектов.

   Редактор В.Петраш

   Составитель А.Краснов Техред В.Кадар

   Заказ 3835/46

   Тираж 672Подписное

   ВНШ1Ш Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

   Фиг.2

   Корректор А.Обручар