Файл: В.Л. Конюх Информационные устройства и системы в автоматизационном производстве.pdf

9

матрицы. Объект относят к детали, для которой сумма нормированных отклонений минимальна.

Далее определяют, какие признаки достаточны для классификации деталей. Для этого строят матрицу различий из n строк и (N + C2N) столбцов, где C2N – число сочетаний из N деталей по две (табл. 4).

Таблица 4

Матрица различий

Номер

признака 1+0 … N+0 1+2 1+3 … 1+N 2+3 2+4 … 2+N …

1

.

.

n

Назначают порог отклонений значения признаков ∆. В первых N столбцах сравнивают значения признаков mij с порогом отклонения ∆. Если (mij – ∆) ≥ 0, то элемент матрицы на пересечении i-й строки и j-го столбца принимает значение 1.

Это означает, что значение признака превышает допустимое отклонение. Если (mij – ∆) < 0, то соответствующий элемент матрицы принимает значение 0. Это означает, что значение признака близко к допустимому отклонению и им можно пренебречь. Первые N столбцов показывают, можно ли отличить наличие объекта от его отсутствия.

Остальные столбцы соответствуют попарным сочетаниям деталей, для которых устанавливают двойной порог отклонения 2∆. В элементах матрицы сравнивают признаки двух деталей между собой. Если (mij –mik) ≥ 2∆ , то соответствующий элемент матрицы равен 1. Если (mij –mik) < 2∆, то соответствующий элемент матрицы равен 0. Эти столбцы показывают, можно ли различить любые два объекта между собой.

Если матрица различий имеет хотя бы одну единицу в каждом столбце, то набор признаков достаточен для классификации всех деталей с допустимой вероятностью ошибки.

Возможные приложения метода в автоматизированном производ-

стве:

•сортировка деталей из неоднородного потока;

•отбраковка деталей после изготовления;

10

• текущий контроль качества изготовления.

Задание

Для трех деталей в табл. 5 заданы значения семи признаков (высота, ширина, длина, масса, площадь, периметр и цвет)

Таблица 5

Признаки трех деталей

Распознается неизвестная деталь, имеющая признаки:

15,2 (признак № 1); 19,5 (№ 2); 10,3 (№ 3); 0,2 (№ 4); 0,6 (№ 5); 5,3 (№ 6); 0,9 (№ 7). Допустимое отклонение признаков ∆ = 1,2.

Постройте матрицу различий и определите, какие два из семи признаков достаточны для классификации деталей.

ЗАНЯТИЕ 5. МИНИМИЗАЦИЯ ПРИЗНАКОВ ПРИ АВТОМАТИЧЕСКОМ РАСПОЗНАВАНИИ ДЕТАЛЕЙ

Основные понятия

Задача состоит в сокращении числа признаков, позволяющих автоматической распознающей системе отличать одну деталь от другой.

Ее решение сводится к выбору наименьшего набора строк из матрицы различий. При выборе учитывают число единиц в строках и столбцах матрицы. Эта задача о минимальном покрытии матрицы различий ее строками.

11

Выбирают единичные элементы матрицы различий, числа единиц которых в столбце минимально, а число единиц в строке – максимально. Пусть матрица различий имеет вид (табл. 6).

Таблица 6

Число единиц в столбцах: 4 4 4 1 5 1 2 2 5 3 4 2

Заданным условиям удовлетворяют элементы матрицы x1,4, x6,6 (выделены и подчеркнуты). Из матрицы различий вычеркивают строки 1 и 6, в которых находятся эти элементы и столбцы, имеющие единицу в этих строках. Получают сокращенную матрицу:

Снова выбирают элемент с максимальным числом единиц в строке и минимальным числом единиц в столбце. Он подчеркнут. Вычеркивают четвертую строку, в которой он находится.

Вычеркнутые на первом и втором этапах строки 1, 4 и 6 образуют минимальное покрытие матрицы различий. Следовательно, минималь-

12

ный набор признаков для распознавания 12 объектов – это признаки 1, 4 и 6.

Задание. Дана матрица различий для распознавания 5 деталей по 5 признакам:

Выберите минимальный набор признаков для распознавания деталей, используя метод минимального покрытия матрицы различий.

ЗАНЯТИЕ 6. РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЫСОТЫ ДВИЖУЩИХСЯ ОБЪЕКТОВ

Цель занятия – самостоятельное решение технической задачи распознавания объектов.

Постановка задачи

По конвейеру движутся картонные коробки трех размеров в высоту (рис. 4). Необходимо подсчитать число коробок каждой высоты с помощью информационной системы 3.

2

Рис. 4. Задача измерения высоты коробок 1 на конвейере 2 с помощью информационной системы 3

13

Задание

Предложите способы измерения высоты коробок датчиками положения, фотоэлектрическими, тактильными или локационными датчиками. Нарисуйте схему информационной системы.

Ответьте на контрольные вопросы:

•будет ли работоспособна система, если коробки прижаты друг к

другу?

•как избежать ошибки счета при прижатых коробках одинаковой высоты?

•как применить информационную систему для сортировки коробок по высоте?

ЗАНЯТИЕ 7. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СОРТИРОВКИ ОДНОРОДНЫХ ОБЪЕКТОВ НА КОНВЕЙЕРЕ

Цель занятия – самостоятельное решение технической задачи сортировки однородных объектов, движущихся по конвейеру.

Постановка задачи

Конвейер перемещает куриные яйца трех категорий крупности: I, II, III (рис. 5). Яйца могут быть в любом положении, кроме, конечно, вертикального и касаться друг друга. Необходимо с помощью робота рассортировать яйца по трем категориям.

I II III

Рис. 5. Задача распознавания и сортировки куриных яиц

14

Задание

Предложите систему автоматической оценки крупности яиц, которая наводила бы захватное устройство робота на распознаваемый объект и указывала координаты тары для яиц соответствующей категории.

Ответьте на контрольные вопросы:

•как распознать яйца, касающиеся друг друга?

•можно ли применить для распознавания силомоментные датчи-

ки?

•как удешевить систему сортировки?

•какое захватное устройство вы рекомендуете для работы?

•как предотвратить пропуск яиц без их захвата?

15