Delist.ru

Принципы построения и оптимизация цифровой обработки в системах бинокулярного технического зрения промышленных телеманипуляторов (17.04.2009)

Автор: Гулина Татьяна Ивановна

??????y?-??&?

???????????????«

Рис. 7 3-х процессорная ЯПФ операции перемножения матриц Эйлера

Основными результатами третьей главы являются:

разработан комплексный критерий, где частные аспекты показали противоречивость влияния (Nпроц) на эффективность процесса распараллеленной цифровой обработки, а значит - целесообразность проведения оптимизации;

произведен выбор структур-альтернатив для модуля функциональной модели канала вторичной обработки (углометрии) в бинокулярной СТЗ;

оптимизация произведена методом ’’последовательного перебора’’ альтернатив; в результате обоснована оптимальность 3-х процессорной (3-х ядерной) организации встроенной мультисистемы обработки в канале углометрии бинокулярной СТЗ;

). Это делает 3-х процессорную МП-углометрию в бинокулярной СТЗ промышленного телеманипулятора принципиально более предпочтительной по быстродействию применяемой ЭКБ по сравнению с последовательной организацией цифровой обработки.

четвертая глава диссертации посвящена анализу погрешностей, возникающих при оценке параметров угловой ориентации объекта визирования, а так же цифровой обработки в бинокулярной СТЗ.

Основными источниками погрешностей углометрии является:

первичная обработка аналоговой видеоинформации, снимаемой с элементов разрешения светочувствительной матрицы (СЧМ) видеосистемы – составляющие ?вр дискр; ?кв цр временной и амплитудной дискретизации в аналого-цифровой преобразователь, соответственно;

погрешности ?инстр из-за дискретности СЧМ бинокулярной видеосистемы, определяющие разрешающую способность угловой ориентации схвата.

Оценка предельно допустимого разрешения DPIпрод / доп по протяженности в СЧМ производится, исходя из возможности восприятия на экране видеомонитора (СЧМ) с общей требуемой точностью ?общ некоторого достаточно мелкого фрагмента объекта визирования.

Тогда используемый алгоритм предварительной оценки допустимого разрешения СЧМ имеет традиционный вид:

, (4.9)

- относительные продольные размеры плоского изображения на экране монитора самого объекта и его характерных фрагментов, соответственно; Nоб / min – предельно допустимые продольные размеры характерных фрагментов объекта, измеренных в пикселях СЧМ, бинокулярной СТЗ телеманипулятора.

Каждое из трех рассогласований (элемента массива (), измеряемых на плоскости экрана монитора (СЧМ) формируется независимо от других из триады, поэтому их общее влияние предварительно оценивалось путем энергетического (квадратичного) суммирования при формировании составляющей (инст с помощью соотношения (4.2).

угловой ориентации объекта (схвата) в их плоские оценки ?х,y,z экспонируемые на экран монитора (СЧМ).

Исходная геометрия общей взаимосвязи исходных параметров и их трансформаций показаны на рис. 8, где ? и ? – координаты ориентации бинокулярной СТЗ относительно СК опорной ОХопYопZоп, выбираемые исходя из удобства восприятия объекта, известные параметры; (?, ?, ?)об,схв – координаты угловой ориентации объекта и схвата, соответственно.

Как и ранее, в главе 2, алгоритмы независимого определения каждого из элементов массива (, как зависимости от исходных рассогласований (?, (?, (? формировались в диссертации после представления исходной геометрии (рис. 8) совокупностью ПКС и последующей группировки элементов этих соотношений в виде общего массива А:

-с ?об s(?об + ?об) / с?об с(?об + ?об) / с ?об 0

-s ?об / (s?об с?об) 0 (s?об с?об)-1

-s?об с?об / с?об -с?об / с?об

Экспериментальная оценка предельно допустимой разрешающей способности DPIпрод_доп производилась в диссертации по алгоритму (4.1-4.10) с использованием инструментальной среды моделирования Mathcad 14 для максимальных значений ракурсов (=(=30° общей ориентации видеосистемы бинокулярной СТЗ относительно опорной СК ОХопYопZоп промышленного телеманипулятора и значений (?=(?=(?=1.5° - предельно допустимых погрешностей углового совмещения осей СК схвата и объекта, еще различимые на экране монитора. Полученная количественная оценка предельно допустимого разрешения СЧМ видеосистемы бинокулярной СТЗ при этом составила DPIпрод?300 пикс/дюйм.

Рис. 8. Исходная геометрия взаимосвязи погрешностей схватывания объекта и их дискретных изображений на экране монитора

Основными результатами четвертой главы являются:

сформирован общий алгоритм анализа предельно допустимого разрешения СЧМ видеосистемы бинокулярной СТЗ в зависимости от требований по точности углометрии в процессе телеманипулирования;

на основе анализа общей геометрии взаимной угловой ориентации СК объекта визирования и схвата телеманипулятора произведен функциональный переход (сформирован массив А) к плоскому изображению её (общей геометрии) на экране монитора (плоскости СЧМ) – реальной форме дискретного представления визуальной информации для оператора, реализующего процесс ручного телеманипулирования;

реализована количественная оценка предельно допустимого разрешения СЧМ, полученные результаты допускают значительное снижение стоимости аппаратных средств видеосистемы, используемой в составе бинокулярной СТЗ.

пятая главА диссертации (экспериментальная) включает предварительное проектирование бинокулярной СТЗ промышленного телеманипулятора, как информационно-измерительной угломерной системы телевидеообработки. Предварительное проектирование, как структурный анализ бинокулярной СТЗ целиком строится на результатах, полученных в предыдущих главах, и реализует моделирование, спланированное в аналитическом обзоре 1 главы.

Цель предварительного проектирования – формирование оценок реализуемости компонент, сред и информационных технологий углометрии для бинокулярной СТЗ промышленного телеманипулятора (рис.9). Обоснование производится путем сравнительного анализа принадлежности комплекса основных характеристик бинокулярной СТЗ к областям реальных значений для их ресурса, допустимого в практике функционирования современных комплексов и их компонент ввода/вывода, обмена и обработки данных.

Рис. 9 Структура мультисистемы телеобработки данных реального времени в бинокулярной СТЗ

Для организации математического моделирования канала (рис 9) углометрии бинокулярной СТЗ и её компонент в главе, на основе сопряжения структурных моделей компонент основных информационных сред, разработана предварительная САПР, в рамках которой:

разработана её структура (дерево решений);

сформирован законченный алгоритм оценки реализуемости предельно допустимых значений главных характеристик системы, определяющих её ресурс:

быстродействия используемой электроннокомпонентной базой вычислительного комплекса (Пмах_доп) канала углометрии в бинокулярной СТЗ;

мощности (Рпрд_ср_доп), потребляемой передающим цифровым радиоадаптером от автономного источника энергосбережения промышленного

телеманипулятора;

общей латентности (Твз_общ_доп) – периода формирования результатов в тракте телевидеообработки канала углометрии, а также периодичности выдачи этих результатов (Твр_диск_доп);

оценки принципиальной реализуемости распараллеленного процесса цифровой обработки в канале углометрии на базе мультипроцессора.

загрузка...