Kamery pro roboty
Zvláště vhodné jsou pro použití v robotech tzv. inteligentní (smart) kamery, kompaktní kamery s vestavěným počítačem pro zpracování obrazu a komunikačním rozhraním. Inteligentní kamery Legend (obr. 1), které vyrábí společnost Cognex/DVT z USA a na český trh dodává společnost FCC Průmyslové systémy jsou již přímo připraveny k instalaci do robotických systémů.
Instalace systému strojového vidění na robota vyžaduje vyřešení tří základních problémů:

• připojení systému strojového vidění k robotu;
  
• vhodné nástroje pro zpracování obrazu a jejich kompatibilita se softwarem robota;
  
• sjednocení systému souřadnic robota a obrazu.

Připojení k robotu
Základním komunikačním prostředkem kamer DVT řady Legend je rozhraní Ethernet. Ke většině moderních robotů lze tedy kameru připojit přímo. Pokud robot rozhraní Ethernet nemá, je možné využít převodníků rozhraní doporučených v aplikačních listech. Navíc jednou ze specializací společnosti FCC Průmyslové systémy jsou i průmyslové komunikace, propojení průmyslových sběrnic a konverze protokolů.

Nástroje pro zpracování obrazu
Zpracování obrazu v kameře Legend využívá zajímavého a v podstatě velmi jednoduchého konceptu tzv. softsenzorů. Koncept vychází z myšlenky, že každou úlohu strojového vidění lze interpretovat jako kombinaci posloupností elementárních úloh. Tyto elementární úlohy jsou ve vývojovém prostředí Intellect nazývány softsenzory, neboť se  zhostí úloh, k jejichž řešení se v průmyslu používají standardní senzory. Výsledky zpracování obrazu jsou tak vhodné přímo pro vstup do softwaru robota.
Ke kamerám řady Legend jsou k dispozici softwarové knihovny umožňující připojit kameru jako standardizovanou periferii řídicího systému robota (např. pro roboty výrobců Fanuc, Motoman, ABB, Reis a Kawasaki).

Sjednocení souřadnic robota a obrazu

Obr. 1 Kamera DVT Legend 550 vhodná pro robotické aplikace

Přímý vstup poloh nebo vzdáleností zjištěných zpracováním obrazu do řídicího systému robota vyžaduje, aby byl systém souřadnic, ve kterém jsou tyto údaje předávány, identický se systémem souřadnic, který používá robot. Prakticky nikdy však není možné orientovat kameru tak, aby byly její souřadnice se souřadnicemi robota totožné. Obraz je natočen, zkreslen perspektivou, mohou se uplatnit i chyby objektivu, snímacího čipu kamery a další rušivé vlivy. Sjednocení systému souřadnic spočívá v transformaci souřadnic pohledu kamery na souřadnice robota. Současně je prováděna i kalibrace měření vzdáleností.
Kamery řady Legend mají transformaci souřadnic zabudovanou ve svém firmwaru a není nutné zatěžovat řídicí systém robota žádnými pomocnými výpočty. Koeficienty pro transformační rovnice jsou získávány kalibrací přímo v reálné aplikaci. Kalibrace je součástí vývojového systému Intellect (obr. 2) a spočívá v sejmutí speciálního obrazce, tzv. kalibrační mřížky. Pokud se použije mřížka DVT, jsou transformační koeficienty vypočteny zcela automaticky. V případě použití jiné mřížky je třeba její parametry zadat. Po skončené kalibraci jsou všechny pozice, vzdálenosti a úhly přepočteny transformačními rovnicemi do „reálných“ souřadnic, které jsou i souřadnicemi používanými robotem.
Transformace souřadnic platí samozřejmě jen pro definovanou polohu kamery a snímané scény. Aby bylo možné využít flexibility poskytované využitím strojového vidění, je nutné změnit koeficienty transformačních rovnic při každém přesunu kamery do nové polohy. K tomu lze využít pojmenovanou posloupnost softsenzorů, která řeší samostatnou úlohu a nazývá se product. Product může zahrnovat i vlastní koeficienty transformace souřadnic, hodí se tedy velmi dobře k tomu, aby řešil úlohu strojového vidění v dané poloze kamery. Přepínání lze řešit pomocí programového skriptu nebo na základě hardwarových signálů.

Obr. 2 Nástroj vývojového systému Intellect pro kalibraci transformace systému souřadnic

 Ing. Otto Havle, CSc., MBA
FCC Průmyslové systémy, spol. s  r. o.

Kontakt:
FCC Průmyslové systémy, spol. s r. o.
U Slovanky 3, 182 00 Praha 8
tel.: 472 774 173, fax: 472 772 115
e-mail: info@fccps.cz
www.fccps.cz