SU1695337A1 - Устройство дл распознавани подвижных объектов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к робототехнике и может быть использовано в системах управлени  робототехническими комплексами и адаптивными роботами, в качестве сенсорного устройства при работе в реальном масштабе времени. Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей за счет одновременного определени  ориентации предварительно не ориентированного объекта. Устройство содержит матрицу 1 фотодатчиков размерами n x m, причем пол  зрени  столбцов датчиков этой матрицы образуют плоскости, углы между которыми одинаковы и равны а, формирователь 6 импульсов, имеющий кинематическую св зь с конвейером дл  обеспечени  инвариантности по отношению к скорости движени  конвейера, схемы выделе ни -ммпульсов, обеспечивающие подсчет импульсов, поступающих с формировател  6 импульсов в течение времени затемнени  (/) С о чэ ел со со VI

Description

обьектом фотодатчика дл  каждого фтодат- чика, Число импульсов, подсчитанных счетчиками за врем  прохождени  объекта а рабочей зоне матрицы 1 фотодатчиков, зависит от линейных размеров объекта и от его ориентации на конвейере. Из всех векторов чисел, сформированных в процессе прохождени  объектом рабочей зоны матрицы 1 фотодатчиков счетчиками, соответствующими фотодатчикам, образующим столбцы матрицы 1, с эталоном совпадает только тот, угол ориентации фотодатчиков дл  которого совпадает с углом ориентации

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 обеспечиваетс  одновременное распознавание объекта и определение его ориентации по совокупности его проекций на плоскости, перпендикул рные к несущей плоскости конвейера и ориентированные под различными углами к направлению перемещени  объекта. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относитс  к робототехнике и может быть использовано дл  распознавани  изделий, перемещаемых конвейером, а также дл  определени  их ориентации при решении задач, св занных с упор дочением и подготовкой рабочей среды робота.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей устройства путем одновременного определени  ориентации предварительно не ориентированного объекта.

На фиг. 1 приведена функциональна  схема устройства дл  распознавани  подвижных объектов; на фиг. 2 - функциональна  схема блока прин ти  решени ; на фиг. 3 - функциональна  схема блока управлени  записью и чтением; на фиг. 4 - схема расположени  фотодатчиков и объекта.

Устройство дл  распознавани  подвижных объектов содержит (фиг. 1) матрицу 1 размерности n x m фотодатчиков 2, источник 3 света, модул тор 4 светового сигнала, фотодатчик 5, формирователь 6 импульсов, группу элементов И 7,1-7,п, группу счетчиков 8.1-8.п, шифратор 9, блок Юуправлени  записью и чтением, блок 11 пам ти, группу блоков 12,1-12.m прин ти  решени , элемент ИЛИ-НЕ 13, элемент И 14, блок 15 элементов сравнени  и регистр 16.

На фиг, 1 обозначены также вход 17 установки устройства в начальное состо ние и первый - третий управл ющие входы 18-20 устройства и, кроме того группа выходов 21 и выход 22 устройства.

Блок 12 прин ти  решени  включает (фиг. 2) группу элементов И 23.1 -23.п, группу счетчиков 24.1-24.п и блок 25 элементов сравнени .

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

ИЛИ 29, одновибратор 30 и счетчик 31 адреса ,

Устройство работает следующим образом

Перед началом работы устройство переводитс  в начальное состо ние подачей сигнала на входы 17 и 18 устройства. На входах 19 и 20 при этом установлен уровень О. Если устройство требуетс  обучить распознаванию некоторых объектов, то на входе 19 устанавливаетс  1 и эталонный объект устанавливаетс  на конвейер в нормальной (не требующей коррекции при дальнейшей работе) ориентации. Наличие

О на входе 19 запрещает работу блока 15 элементов сравнени  и блоков 25 элементов сравнени  во всех блоках 12. При движении объекта по конвейеру в поле зрени  фотодатчиков матрицы 1 счетчики 8 и 24 производ т счет импульсов, вырабатываемых формирователем 6 импульсов, поскольку выходной сигнал фотодатчика в затемненном состо нии соответствует 1. Содержимое каждого счетчика после выхода объекта

из пол  зрени  соответствующего фотодатчика пропорционально длине проекции объекта на плоскость, перпендикул рную несущей плоскости конвейера и направлению зрени  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, образуетс  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 зрени  (фиг. 4), то в соответствующих им счетчиках формируетс  набор векторов дл  различных углов ориентации объекта. Поле зрени  1-го столбца фотодатчиков 2.1-2.П перпендикул рно направлению движени  конвейера, что соответствует углу ориентации объекта, равному 0. Поэтому дл  режима обучени  устройства используетс  столбец фотодатчиков под номером i. Как только объект выйдет из пол  зрени  всех фотодатчиков 2.1-2.П 1-го столбца фотодатчиксв, блок 10 управлени  записью и чтением вырабатывает строб-импульс на синхронизирующем выходе , а на адресных выходах к этому времени уже установлен адрес, куда будет производитьс  запись или откуда будет производитьс  чтение. В исходном состо нии на адресных выходах установлен нулевой адрес . По переднему фронту строб-импульса в режиме обучени  устройства производитс  запись в пам ть содержимого счетчиков, соответствующих l-му столбцу фотодатчиков 2, а также запоминание адреса обращени  к пам ти в регистре 16, По заднему фронту этого же импульса происходит увеличение адреса на единицу на адресных выходах, после чего можно приступать к обучению распознавани  следующего объекта. Количество разр дов К, используемых дл  адреса- ции пам ти, определ етс  из соотношени .

,

где J - максимальное количество эталонов, Блок 11 пам ти должен запоминать J (n x I) - разр дных слов, где n - количество счетчиков; I - разр дность счетчиков 8 и 24.

После того, как процесс обучени  завершен , устройство переводитс  в режим рабо- ты. Дл  этого снимаетс  сигнал разрешени  записи на входе 19 и устанавливаетс  сигнал разрешени  чтени  на входе 20 устройства . Одновременное присутствие обоих сигналов недопустимо.

Распознаваемый объект произвольной ориентации проходит в поле зрени  всех фотодатчиков 2 матрицы 1 фотодатчиков. После того, как объект вышел из пол  зрени  последнего фотодатчика 2 m-го блока 12, на выходе элемента ИЛИ-НЕ 13 устанавливаетс  1. Через элемент И 14 сигнал разрешени  сравнени  поступает на все боки элементов 15 и 25 сравнени , которые сравнивают содержимое счетчиков 8 и 24 с содержимым блока 11 пам ти по адресу, на который указывает блок 10 управлени  записью и чтением. Если на выходах всех блоков 15 и 25 элементов сравнени  присутствует О, то на выходе шифратора 9 также устанавливаетс  О, что соответствует ситуации, когда объект нераспознан.

В этом случае на вход 17 подают импульс и на выходе блока 11 пам ти вследствие срабатывани  блока 10 управлени 

записью и чтением устанавливаетс  вектор чисел, соответствующий очередному эталону . Процесс продолжаетс  до тех пор, пока в одном из блоков 15 и 25 элементов сравнени  не будет достигнуто совпадение векторов чисел распознаваемого и эталонного объектов. На выходе шифратора 9 в этом случае устанавливаетс  кодова  комбинаци , соответствующа  номерутого блока 12, в котором было зарегистрировано совпадение с эталоном, что позвол ет при известном угле а между направлени ми ориентации двух соседних столбцов фотодатчиков 2 определить угол ориентации объекта , а содержимое регистра 16 дает номер эталона.

Предлагаемое устройство дл  распознавани  подвижных объектов позвол ет по сравнению с известным, кроме распознавани  издели , определ ть его ориентацию без остановки конвейера в процессе работы .

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Устройство дл  распознавани  подвижных объектов, содержащее матрицу фотодатчиков, источник света, группу элементов И, группу счетчиков, блок пам ти, блок управлени  записью и чтением, фотодатчик , модул тор светового сигнала и формирователь импульсов, вход которого соединен с выходом фотодатчика, оптически св занного с модул тором светового потока , выход формировател  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  вл ютс  входом установки устройства в исходное состо ние, выходы счетчиков группы подключены к соответствующим информационным входам блока па- м ти, адресные, управл ющие и синхронизирующий входы которого соединены с соответствующими выходами блока управлени  записью и чтением, информационные входы которого подключены к выходам фотодатчиков матрицы, вход начальной установки и входы управлени  записью-чтением блока управлени  записью и чтением  вл ютс  соответственно первым, вторым и третьим управл ющими входами устройства , отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей за счет одновременного определени  ориентации предварительно не ориентированного объекта, в устройство введены регистр , блок элементов сравнени , группа блоков прин ти  решени , элемент ИЛИНЕ , элемент И, шифратор, информационные входы регистра соединены с адресными входами блока пам ти, вход разрешени  записи регистра подключен к синхронизирующему выходу блока управлени  записью и чтением, выходы регистра  вл ютс  группой выходов устройства, перва  группа входов блока элементов сравнени  соединена с выходами счетчиков группы, втора  группа входов блока элементов сравнени  подключена к выходам блока пам ти, управл ющий вход блока элементов сравнени  соединен с выходом элемента И, выход блока элементов сравнени  подключен к входу шифратора, выход которого  вл етс  выходом устройства, перва  группа информационных входов блоков прин ти  решени  группы соединена с выходами соответствующих фотодатчиков столбца матрицы фотодатчиков, втора  группа информационных входов блоков прин ти  решени  группы пдключена к выходам блока пам ти, тактовые входы блоков прин ти  решени  группы соединены с выходом формировател  импульсов, управл ющие входы блоков прин ти  решени  группы подключены к выходу элемента И, входы установки блоков прин ти  решени  группы соединены с входами сброса счетчиков группы, выходы блоков прин ти  решени  группы соединены с группой входов шифратора, входы элемента ИЛИ-НЕ подключены к выходам фотодатчиков последнего столбца матрицы

   фотодатчиков, выход элемента ИЛИ-НЕ соединен с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к входу управлени  чтением блока управлени  записью и чтением.
2. 2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что каждый блок прин ти  решени  содержит группу элементов И, группу счетчиков и блок элементов сравнени , первые входы элементов И группы  вл ютс  первой группой информационных входов блока, вторые входы элементов И группы объединены и  вл ютс  тактовым входом блока, выход каждого из элементов И группы соединен со счетным входом соответствующего счетчика группы, входы сброса счетчиков группы объединены и  вл ютс  входом установки блока, выходы счетчиков группы подключены к первой группе входов

   блока элементов сравнени , втора  группа входов которого  вл етс  второй группой информационных входов блока, управл ющий вход блока элементов сравнени   вл етс  управл ющим входом блока.

   Фиг.Ъ