Sistemas visuales: cómo funcionan y cómo funcionan

Dado que los robots no son organismos vivos como los humanos, no tienen ojos ni cerebro, y para recibir información visual, necesitan dispositivos sensoriales técnicos especiales llamados sistemas visuales.

Los sistemas visuales permiten robots recibir imágenes de objetos de trabajo y escenas, transformarlas, procesarlas e interpretarlas mediante un conjunto de dispositivos digitales, para que el robot actuador pueda luego, de acuerdo con estos datos, realizar adecuadamente el trabajo.

En comparación con los sistemas muy sensibles, son los sistemas de visión los que son capaces de entregar hasta un 90 % de información visual a un robot para que funcione con normalidad. Por lo tanto, el problema de implementar la visión artificial se resuelve en varios pasos: la información se recibe, se procesa, luego se segmenta y describe, luego se reconoce e interpreta.

La información original proporcionada en forma de imagen digital se procesa previamente, se elimina el ruido y se mejora la calidad de imagen de los elementos individuales de una escena u objeto.Luego, la información se segmenta: la escena se divide condicionalmente en partes que se reconocen como elementos separados, cada uno de los cuales se puede reconocer, y luego se resaltan los objetos de interés.

Los objetos seleccionados son examinados por parámetros característicos, que se describen con matrices de información, por lo que además es posible seleccionar los objetos necesarios por parámetros. Los objetos necesarios se marcan e identifican mediante el programa. Finalmente, los objetos identificados son interpretados y marcados como pertenecientes a uno u otro grupo de objetos reconocibles, luego de lo cual se establecen sus imágenes visuales.

En el sistema de visión técnica, la información de la imagen, con la ayuda de convertidores optoelectrónicos y sensores de video, se presenta en forma de señales eléctricas. Esto es esencialmente una transformación primaria. Por lo general, la imagen se lee con una cámara óptica, un elemento sensible, un dispositivo de escaneo, después de lo cual se amplifica la señal.

La información así obtenida se procesa jerárquicamente. Primero, la imagen es procesada por procesadores de video. Aquí, el parámetro clave es el contorno de la imagen, que viene dado por las coordenadas del conjunto de puntos que la componen. Además, la computadora que forma parte del sistema genera señales de control para el robot.

Los sensores de video se conectan a otras partes del sistema de visión mediante cables especiales, como cables ópticos, a través de los cuales se transmite información a alta frecuencia y con pérdidas mínimas.

Los propios sensores de vídeo pueden tener elementos de detección puntuales, unidimensionales o bidimensionales.Los elementos sensibles a puntos son capaces de recibir radiación visible de pequeñas partes del objeto, y para obtener una imagen de trama completa, es necesario escanear a lo largo del plano.

Los sensores unidimensionales son más complejos, consisten en una línea de elementos puntuales que se mueven en relación con el objeto durante el escaneo. Los elementos 2D son esencialmente una matriz de elementos puntuales discretos.

El sistema óptico proyecta una imagen sobre el elemento sensible, determinándose previamente el tamaño del área de trabajo cubierta por el sensor. El sistema óptico tiene una lente de apertura ajustable para ajustar la cantidad de luz entrante y la nitidez del enfoque a medida que cambia la distancia entre la lente y el sujeto.

Una variedad de dispositivos optoelectrónicos pueden actuar como sensores de video, desde transductores de estado sólido hasta cámaras de televisión basadas en tubos de vacío vidicon. La base de la visión técnica es la percepción y el preprocesado de la información de estos sensores, sin necesidad de recurrir a la inteligencia artificial.

Este es el nivel más bajo del sistema. El siguiente es el análisis, la descripción y el reconocimiento: aquí se utilizan computadoras modernas y software algorítmico complejo, el nivel medio. El nivel más alto ya es inteligencia artificial.

Prácticamente en robots industriales Los sistemas de visión de primera generación están muy extendidos, proporcionando una adecuada calidad de trabajo con imágenes planas y objetos con formas simples. Se utilizan para reconocer, clasificar y colocar piezas, comprobar las dimensiones de las piezas, compararlas con un dibujo, etc.

Una implementación típica de un sistema de visión se ve así. El área de trabajo del robot, donde se ubican las piezas, está iluminada con lámparas.Sobre el área de trabajo hay una cámara de TV móvil de observación, desde la cual la información de video se alimenta por cable a la unidad principal del sistema de visión técnica.

Desde la unidad principal, la información (en forma procesada) se envía a la unidad de control del robot. El dispositivo realiza la clasificación de piezas, su embalaje ordenado en contenedores en estricta conformidad con la información recibida del software del sistema de visión técnica.

Los robots inteligentes y adaptables que se están desarrollando activamente en la actualidad, basados ​​en sistemas de segunda y tercera generación, son capaces de trabajar con imágenes tridimensionales y objetos más complejos, realizar mediciones más precisas y reconocer objetos de manera más cuidadosa y rápida.

La dirección principal de la investigación científica y técnica actual es la mejora de los sistemas y software de visión y su soporte algorítmico, la creación de computadoras especiales, así como sistemas de visión fundamentalmente nuevos, ya que el uso de la robótica es cada vez más demandado y el campo de su la implantación industrial está en constante expansión.

Hoy en día, se están desarrollando dispositivos sensibles más avanzados para robots, capaces de transmitir la mayor cantidad de información externa posible al robot. Ahora está claro que los sensores complejos pueden, en principio, percibir escenas e imágenes como un todo, lo que significa que en el futuro los robots podrán realizar acciones intencionadas de forma independiente en el espacio del área de trabajo sin estímulos externos adicionales.

Ver también:¿Qué es la visión artificial y cómo puede ayudar?