Задачи видеоанализа в робототехнике разделяются на двумерные (плоские) и трехмерные (объемные), одно- и многопредметные, статические и динамические. При многопредметной задаче в отличие от однопредметной в поле зрения видеосенсора одновременно находится несколько объектов. Цель видеоанализа состоит в получении сжатого описания изображения. Это касается геометрических и качественных характеристик, взаимного расположения объектов. С точки зрения теории информации результатом видеоанализа является резкое сокращение объема данных. Например, изображение размерностью 256x256 точек занимает 8 Кбайт памяти, а размерностью 512x512 точек при 16 градациях — уже 128 Кбайт. Если на входе системы видеоанализа объем информации характеризуется величинами рассматриваемого порядка, то на выходе, например, при распознавании объекта, присутствует всего несколько чисел или слов, указывающих на распознанный тип.
Анализ произвольного единичного объекта в кадре. Целью анализа является:
распознавание типа объекта независимо от его угловой ориентации, про
странственного расположения и в заданных пределах от масштабирования;
определение пространственных и угловых координат объекта;
определение геометрических параметров объекта и контроль качества.
Такими объектами могут быть детали, части манипулятора интеграль
ные схемы (ИС) и т. д.
Анализ нескольких объектов, находящихся в кадре одновременно.
Цели анализа в данной группе задач те же, что и в предыдущей. Вместе с тем дополнительно требуется установить место расположения каждого отдельного объекта и определить взаимосвязь изображенных объектов. Пусть требуется взять с подающего устройства или со склада строго определенную деталь. В поле зрения видеосенсора находятся также части подающего устройства и другого производственного оборудования, которое необходимо отличать от требуемой детали. К этой группе задач относится разбор бункера и распознавание печатных текстов. Обширную подгруппу задач составляют задачи контроля. К ним относится визуальный контроль изделия, состоящего из нескольких компонент. Когда устанавливается положение одних компонент изделия по отношению к другим, тогда выполняется визуальное определение качества печатных плат и интегральных микросхем. Электрическое тестирование не позволяет локализовать большое число дефектов, поэтому его дополняет визуальный контроль. При производстве ИС визуальный контроль используется как в процессе нанесения проводников, так и перед окончательной заделкой кристалла в корпус. При этом требуется отличать металлизированные точки от фоновых, выделять из целостного изображения схемы контактные площадки, определять их координаты, степень отклонения формы от заданной и т. д. Кристалл исследуется на загрязнение, трещины, относительно большие области металлизации, дефекты формы в целом и отдельных контактных площадок, а также на значительное отклонение цветовых уровней.
Анализ схематических изображений. Робото-технические системы, системы автоматизированного проектирования являются компонентами ГАП, поэтому требуется также анализ изображений при вводе чертежей, схем, выполненных от руки, типографским способом или световым пером на дисплее. В этой группе задач распознавание прямых и искривленных линий, условных обозначений электрических элементов и т. д. является необходимым этапом. При вводе чертежей, выполненных типографским способом, механическое переснятие изображений в память без распознавания предъявляет чрезмерные требования к объему памяти ЭВМ. Чертежи вводятся для последующего анализа, т. е. для проверки правильности схемы в соответствии с заданным эталоном, что требует логического кодирования схемы.
Трехмерное зрение. Это обычно информация относительно дальности. Она необходима по следующим причинам: печатные платы и ИС имеют важные вертикальные компоненты; манипулирование в рабочем пространстве в основном трехмерно (разбор бункера, где требуется определить его глубину); возникает необходимость идентификации одних и тех же предметов в различных ракурсах, чтобы выделить отдельные предметы в рабочем пространстве и восстановить пространственную форму объектов, соотнесения координатной системы видеодатчика с координатной системой робота.
Для повышения точности манипуляторов требуется увеличение их механической сложности, что связано с увеличением массы и габаритов. Более легкие и дешевые ПР при достижении заданной точности позиционирования можно получить с помощью обратной видеосвязи. Такая видеосвязь позволяет корректировать движение захватного устройства по траектории, оперативно вырабатывая команды коррекции, что обеспечивает необходимую точность без использования различных механизмов (прецизионных).