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机器人在光学方面的应用--选修课论文.doc


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机器人技术及其应用结课论文
专业:光信息科学与技术
班级:12050241
学号:1205024105
姓名:郭红
机器人是一种由主体结构、控制器、指挥系统和监测传感器组成的,能够模拟人的某些行为、能够自行控制、能够重复编程、能在二维空间内完成一定工作的机电一体化的生产设备。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术,是当代研究十分活跃、应用日益广泛的领域,也是一个国家工业自动化水平的重要标志。机器人技术的研究和应用已从传统的工业领域快速扩展到其他领域,而无论是传统的工业领域还是其他领域,对机器人性能要求的不断提高,使机器人必须面对更极端的环境,完成更复杂的任务。
我所学的专业:光信息科学与技术,在机器人技术方面有着很多的应用,与机器人技术联系密切,为机器人的发展提供了动力。主要体现在机器人视觉技术,如机器人视觉传感技术及应用。其他方面也有所涉及,比如:机器人激光焊、光电混合处理系统在机器人视觉目标中的应用、光学定位脑外科机器人系统及其空间配准、用机器人焊接时神经网络在焊缝的光学传感和自动跟踪中的应用等。
机器人视觉技术得到了广泛的发展及应用。人类感知外部世界主要是通过视觉、触觉、听觉和嗅觉等感觉器官,其中约80%的信息是通过视觉器官获取的。视觉感知环境信息的效率很高,他不仅指对光信息的感受,还包括对视觉信息的获取、传输、处理、存储与理解的全过程。对人类而言,视觉信息传入人大脑后,由大脑根据已有的知识进行信息处理,进而判断和识别。机器人视觉系统是使机器人具有视觉感知功能的系统,是通过摄相机和计算机来对外部环境进行测量、识别和判断。但是机器视觉和人类视觉有着本质上的不同,它的特点不仅在于模拟人眼功能,更重要的是他能完***眼所不能胜任的某些工作,主要应用于不适合人工作或者人类视觉无法达到要求,以及高速大批量工业产品制造自动生产流水线的一些场合。
机器人视觉可以通过视觉传感器获取环境的一维、二维和三维图像,并通过视觉处理器进行分析和解释,进而转换为符号。人能够辨识物体,并确定其位置及各种状态。机器人视觉系统侧重于研究以应用为背景的专用视觉系统,只提供对执行某一特定任务相关的景物描述。机器人视觉硬件主要包括图像获取和视觉处理两部分,而图像获取由照明系统、视觉传感器、模拟-数字转换器和帧存储器等组成。根据功能不同,机器人视觉可分为视觉检验和视觉引导两种,广泛应用于电子、汽车、机械等工业部门和医学、军事领域。
机器人常用的视觉传感器有光电二极管与光电转换器件、D图像传感器、CMOS图像传感器以及其他的摄像元件。介绍如下:
光电二极管与光电转换器 pn型光电二级管,如果让光子射入半导体的pn结边界耗尽层,就会激励起新的空穴。利用电场将空穴和电子分离到两侧,就可以的到与光子量成比例的反向电流。Pn型元件的优点是暗电流小,所以被广泛用于照度计和分广度计等测量装置中。
PSD(Position Sensitive Detector,位置敏感探测器)是测定入射光位置的传感器,由发光二级管、表面电阻膜、电极组成。入射光产生的光电流通过电阻膜到达元件两端的电极,流入各个电极的电流与电阻值存在对应关系,而电阻值又与光的入射位置及到各个电极距离成比例,因此根据电流值就能检测到光入射的位置。PSD元件中有

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  • 上传人zhangbing32159
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  • 时间2014-07-09