《机器人技术基础》第六章-机器人传感器.ppt

●视觉检测 视觉信息一般通过光电检测转化成电信号。 机器人视觉传感器的工作过程 第六章 机器人传感器 6.4 机器人视觉装置 机器人视觉传感器的工作过程可分为四个步骤：检测、分析、绘制和识别。 ●视觉图像分析 成像图像中的像素含有杂波，通过处理消除杂波，把全部像素重新按线段或区域排列成有效像素集合。 ●视觉图像绘制 指以识别的目的而从物体图像中提取特征。 ●图像识别技术 将事先物体的特征信息存储起来，然后将此信息与所看到的物体信息进行比对。 预处理 表示与描述 图象获取 识别分类 关系描述 理解 解 释 图像分析 计算机视觉的任务与工作流程 6.4 机器人视觉装置 6.4 机器人视觉装置 6.4.1 机器人眼 6.4.2 视频信号数字变换器 6.4.3 固态视觉装置 6.4.4 激光雷达 * 第六章 机器人传感器 6.4 机器人视觉装置 景物和距离传感器: 常用的有摄像机、CCD图像传感器、超声波传感器和结构光设备等； (2) 视频信号数字化设备:其任务是把摄像机或者CCD输出的信号转换成方便计算和分析的数字信号； (3) 视频信号处理器，视频信号实时、快速、并行算法的硬件实现设备：如DSP系统； (4) 计算机及其设备:根据系统的需要可以选用不同的计算机及其外设来满足机器人视觉信息处理及其机器人控制的需要； (5) 机器人或机械手及其控制器。 机器人视觉的硬件系统 6.4 机器人视觉装置 6.4 机器人视觉装置 测光电路 * 第六章 机器人传感器 6.4.1 机器人眼 隔行扫描 * 6.4 机器人视觉装置 高分辨率的视觉系统主要应用两种技术。一种为电视摄像机，另一种为电荷耦合器件整体式固态摄像仪。 6.4.1 机器人眼 简要框图 * 6.4 机器人视觉装置 6.4.2 视频信号数字变换器 CCD整体式固态摄像仪：尺寸小，用电少。 基于CMOS芯片的新型半导体传感器 * 6.4 机器人视觉装置 6.4.3 固态视觉装置 电荷藕合图像传感器CCD CCD采用光电转换原理，将被测物体的光像转换为电子图像信号输出的一种大规模集成电路光电元件。 CCD由许多感光单元组成，感光单元形成若干像素点。 光学系统将被测物体成像在CCD的受光面上，当CCD表面受到光线照射时，这些像素点将投射到它的光强转换成电荷信号，将反映光像的电荷信号读取并顺序输出，完成从光图像到电信号的转换过程。 CCD （电荷耦合器件）的基本结构是一个间隙很小的光敏电极阵列，即无数个CCD单元组成，也称为像素点（如448×380）。它可以是一维的线阵，也可以是二维的面阵。 优点：体积小、质量轻、寿命长、抗冲击、耗电极少，一般只需几十毫瓦就可以启动。 6.4.3 固态视觉装置 6.4 机器人视觉装置 工作在红外和可见光波段的雷达称为激光雷达。 主要特点： 分辨率高 隐蔽性好 低空探测性能好 体积小，质量轻 * 6.4 机器人视觉装置 6.4.4 激光雷达 * 符号集发 * * * 6.2.2 速度和加速度传感器 压电式加速度传感器 具有“压电效应”的晶体称为压电晶体 压电效应原理图 压电式加速度传感器是基于压电晶体的压电效应工作的 压电式加速度传感器工作原理 6.2 内传感器 6.2.2 速度和加速度传感器 压电式加速度传感器 压电式加速度传感器优缺点 优点：频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠和重量轻等。 缺点：某些压电材料需要防潮措施，而且输出的直流响应差，需要采用高输入阻抗电路或电荷放大器来克服这一缺陷。 压电式加速度传感器 6.2 内传感器 6.2.2 速度和加速度传感器 压电式加速度传感器 压电式加速度传感器在现代生产生活中被应用于许许多多的方面，如手提电脑的硬盘抗摔保护，目前常用用的数码相机和摄像机里，也有加速度传感器。 压电式加速度传感器应用 摄像机 电脑硬盘 6.2 内传感器 6.2.2 速度和加速度传感器 压阻式加速度传感器 压阻式加速度传感器的悬臂梁上电阻的阻值随应力的作用而发生变化，引起测量电桥输出电压变化，以此实现对加速度的测量。 压阻式加速度传感器原理 图 压阻式加速度传感器原理图 6.2 内传感器 6.2.2 速度和加速度传感器 压阻式加速度传感器 压阻式加速度传感器优缺点 优点：体积小、频率范围宽、测量加速度的范围宽，直接输出电压信号。 缺点：对温度的漂移较大，对安装和其它应力也较敏感，它不具备某些低测量值时所需的准确度。 压阻式加速度传感器实物图 6.2 内传感器 6.2.2 速度和加速度传感器 压阻式加速度传感器 压阻式加速度传感器已用在步进电机作为动力机械的控制系统中。 压阻式加速度传感