로봇 비전: 원리, 구성 요소 및 응용 분야에 대한 종합적인 분석
오늘날 급속한 기술 발전 시대에 로봇 비전 기술은 점차 자동화 분야의 핵심 기술 중 하나로 자리잡고 있습니다. 데이터에 따르면, 기계식 비전의 글로벌 시장 규모는 2021년 114억 달러에 달했고, 2022년에는 120억 달러로 성장해 지속적인 상승세를 보일 것으로 예상된다. 이는 로봇 비전 기술이 전 세계적으로 점점 더 많은 관심과 적용을 받고 있음을 의미합니다.
1, 비주얼 프로젝트
기본 기능
인식: 인식 기능은 주로 대상 물체의 모양과 같은 특성을 식별하는 것과 관련됩니다. 그 중 바코드 인식의 정확성과 속도는 인식능력을 측정하는 중요한 지표이다.
측정: 측정 기능은 이미지의 크기 단위를 얻고 이미지에서 대상 물체의 기하학적 치수를 정확하게 계산할 수 있습니다. 이 기능에서는 높은 정밀도와 복잡한 형상 측정이 머신 비전의 장점입니다.
위치 파악: 위치 파악은 현재 정확도와 속도가 주요 측정 지표인 대상의 2차원 및 3차원 위치 정보를 얻을 수 있는 널리 사용되는 분야입니다.
감지: 감지 필드는 머신 비전 기능의 50%를 차지하며, 주로 조립 후 외관 감지 및 외관 스크래치 결함 감지와 관련된 계산 구현이 어렵습니다.-
애플리케이션 시나리오
산업용 로봇과 결합된 머신비전은 주로 로봇의 움직임을 안내하는 데 사용된다. 특정 시나리오는 파지, 감지 및 처리 등으로 나눌 수 있습니다. 파지 범주는 적재 및 하역, 팔레타이징, 분류 등과 같은 응용 프로그램으로 세분될 수 있습니다. 프로세스 범주에는 주로 접착, 연마, 용접 등과 같은 응용 시나리오가 포함되며 주로 파지에 중점을 둡니다.
2, 시각계의 구성과 원리
에이. 시스템 구성
시각 카메라: 주요 기능은 이미지를 캡처하고 이미지 정보를 수집하는 것입니다.
광원: 로봇이 더 선명한 이미지를 얻을 수 있도록 시각 시스템에 안정적인 광원 장면을 제공합니다.
컴퓨터 하드웨어: CPU, 메모리, 하드 디스크 등을 포함하며 주로 이미지 처리, 알고리즘 계산 및 저장을 담당합니다.
로봇: 시각적 데이터를 수신하고 물리적 좌표를 획득하며 시각적 지침에 따라 자동화된 생산 작업을 실행합니다.
기계 장치: 고정 장치, 컨베이어 벨트, 승강 시트 및 기타 주변 장치를 포함하는 주요 기능은 로봇이 물리적 작업을 완료하도록 돕는 것입니다.
비. 시스템 분류
단안 비전: 이는 이미지 획득을 위해 단일 산업용 카메라를 사용하는 일반적으로 사용되는 시각 시스템으로, 일반적으로 2차원 이미지만 캡처할 수 있으며, 지능형 로봇 분야에서 널리 사용됩니다. 그러나 이미지 정확도 및 데이터 안정성 문제로 인해 다른 유형의 센서와 함께 작동해야 하는 경우가 많습니다.
양안시: 두 대의 카메라로 구성되며 삼각측량 원리를 사용하여 장면의 깊이 정보를 얻고 주변 물체의 3차원 모양과 위치를-재구축할 수 있습니다. 원리는 인간의 눈과 유사하며 비교적 간단합니다.
멀티비전 : 여러 대의 카메라를 사용함으로써 사각지대를 줄이고, 오검출 확률을 낮출 수 있습니다. 산업용 로봇 조립 분야에서 널리 사용되며 측정 대상을 정확하게 식별하고 찾을 수 있어 조립 로봇의 지능과 위치 정확도가 향상됩니다.
기음. 이미징 원리
영상영상화는 주로 영상획득장치(CMOS, CCD)를 기반으로 감지된 물체를 영상신호로 변환하여 전용 영상처리 시스템으로 전송하는 역할을 한다. 픽셀 분포의 밝기 및 색상 정보를 디지털 신호로 변환합니다. 이미지 처리 시스템은 이러한 신호를 기반으로 면적, 수량, 위치, 길이 등과 같은 대상의 특징을 추출하고 자동 인식 기능을 구현하기 위해 미리 설정된 허용 오차 및 크기, 각도, 수, 자격/부적격, 존재/부재 등을 포함한 기타 조건에 따라 결과를 출력하고{4}}판별 결과에 따라 현장 장비의 동작을 제어합니다.
3. CCD와 CMOS의 차이점
CCD 카메라는 CCD를 사용하여 광학 이미지를 디지털 신호로 변환하여 전송합니다. CCD 이미지 처리 센서는 신호 판독을 위해 하나 또는 몇 개의 출력 노드를 사용하며 전송 일관성이 뛰어나고 전체 이미지 정보를 읽을 수 있습니다. 그러나 출력 신호의 대역폭을 증폭시켜야 하므로 전력 소모가 크다.
CMOS 카메라는 CMOS를 사용하여 광학 이미지를 전송용 디지털 신호로 변환하고 단일 픽셀을 전송하여 단일 픽셀 신호 증폭과 매우 높은 이미지 스캐닝 속도를 달성할 수 있지만 신호 일관성에 결함이 있습니다.
자동화 분야에서 로봇 비전 기술의 적용은 지속적으로 확대되고 심화되고 있습니다. 시장 규모의 성장, 기능의 다양성, 시스템 구성의 복잡성, 이미징 원리의 과학적 특성 등 다양한 측면에서 볼 때 이 기술은 향후 산업 생산, 지능형 로봇 등 여러 분야에서 더욱 중요한 역할을 할 것이라는 점은 의심할 여지가 없습니다.