ГУЛИНА Татьяна Ивановна

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И ОПТИМИЗАЦИЯ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ

В СИСТЕМАХ БИНОКУЛЯРНОГО ТЕХНИЧЕСКОГО ЗРЕНИЯ

ПРОМЫШЛЕННЫХ ТЕЛЕМАНИПУЛЯТОРОВ

Специальность: 05.13.06 – Автоматизация

и управление технологическими процессами и производствами

(промышленность)

автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва - 2009 Работа выполнена на кафедре «Автоматизированные системы управления» в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московском автомобильно-дорожном институте (государственном техническом университете) – МАДИ(ГТУ)

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент

Волков Николай Николаевич профессор кафедры «АСУ» МАДИ(ГТУ)

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Суворов Дмитрий Наумович, профессор Московского автомобильно-дорожного института (государственного технического университета) – МАДИ(ГТУ), г.Москва

доктор технических наук, доцент

Опадчий Юрий Федорович, профессор Московского авиационного технологического института – Российского государственного технологического университета им. К.Э. Циолковского

(МАТИ-РГТУ им. К.Э. Циолковского), г.Москва

Ведущая организация: Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (МГТУ им. Н.Э. Баумана), г.Москва.

Защита состоится “19” мая 2009 г. в 1000 на заседании диссертационного совета Д.212.126.05 Московского автомобильно-дорожного института (государственного технического университета) по адресу: 125319, ГСП А-47, Москва, Ленинградский пр., д.64.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАДИ(ГТУ)

Автореферат разослан “17” апреля 2009 г.

Отзыв на автореферат в одном экземпляре, заверенный печатью, просим направлять в адрес совета института.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат технических наук, доцент Михайлова Н.В.

Актуальность работы. Повышение эффективности функционирования промышленных роботов может быть достигнуто за счет оптимизации цифровой обработки, применяемый в процессе захвата и извлечения каких либо устройств, то есть решения классической обратной задачи робототехники. Наиболее узким местом при решении задачи захватывания является измерение параметров, определяющих пространственную ориентацию объекта и «в частности» наиболее сложной части этой задачи – определение угловой ориентации осей системы координат (СК) схвата. Используя в робототехнической системе бинокулярную систему технического зрения (СТЗ) и соответствующий вычислительный комплекс, реализующей информационно–вычислительные функции формирования управляющих воздействий на исполнительные устройства в сочленениях телеманипулятора, т.е. решение собственно задачи манипулирования, а также значений координат углового положения осей СК объекта в соответствии с данными, снимаемыми с плоских изображений объекта, формируемых в каждом из каналов бинокулярной СТЗ. Проблема измерения параметров ориентации объекта в процессе его схватывания является достаточно сложной и может быть решена автоматически с помощью активной системы измерения, т.е. при наличии подсветки объекта, либо традиционно вручную путем манипулирования на основе информации получаемой с экрана, что впрочем, требует и одновременной угловой ориентации схвата при манипулировании.

В данной работе предлагается метод автоматизированного манипулирования на основе тесного человеко-машинного взаимодействия, то есть традиционно применяемого ручного манипулирования схватом, реализуемого оператором по одному или двум плоским изображениям объекта, формируемым телекамерами в канале СТЗ, с целью совмещения начала СК схвата и объекта и полностью автоматической угловой ориентации осей СК схвата, реализуемой системой на основе информации, получаемой от пассивной бинокулярной СТЗ.

Таким образом, предлагаемая диссертационная работа, связанная с использованием в процессе традиционного телеманипулирования рационального совмещения ручного пространственного манипулирования и автоматической угловой ориентации схвата по данным, получаемыми от информационно – управляемой бинокулярной СТЗ, является весьма важной и актуальной.

Цель работы: состоит из решения проблем автоматизации, и повышения эффективности функционирования современных телеманипуляторов за счет принципа построения и оптимизации процесса цифровой обработки подсистем вторичной обработки в каналах измерения параметров угловой ориентации объектов манипулирования (применения бинокулярных СТЗ).

Для достижения указанной цели в работе поставлены и решены основные задачи:

Обоснование возможностей независимого управления роботом в каналах пространственной и угловой ориентации схвата. Позволяющие при решении обратной задачи кинематики робота без изменений существующих принципов и способа ручного пространственного телеманипулирования схватом полностью.

Автоматизация процессов угловой ориентации телеманипулятора, на основе бинокулярной СТЗ, решив, таким образом, задачу правильного схватывания объектов.

Распараллеливания процессов вторичной цифровой обработки в угловом канале ориентации схвата телеманипулятора за счет представления алгоритмического обеспечения (АО) в матричном виде.

Оптимизация цифровой мультипроцессорной обработки в информационно–управляющей системе телеманипулирования бинокулярной СТЗ.

Научная новизна

Разработано матричное АО для бинокулярной СТЗ в угломерном канале телеманипулятора, что позволяет полностью автоматизировать процесс угловой ориентации схвата при телеманипулировании.

Разработана модель, предложен метод и решена задача оценки допустимой разрешающей способности светочувствительной матрицы - бинокулярной СТЗ в зависимости от допустимых погрешностей позиционирования схвата телеманипулятора.

Предложен критерий и произведена оптимизация структуры распараллеленной цифровой вторичной МП–обработки в реальном времени для бинокулярной СТЗ промышленного телеманипулятора, позволяющий максимизировать число процессоров в МП при обеспечении максимальной равномерности загрузки модулей-ЦП.