Beispiele mechatronischer Systeme

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9 Beispiele mechatronischer Systeme
Image Based Visual Servoing (IBVS)
Das Blockschaltbild 9.44 erläutert das IBVS. Die „Merkmalsgenerierung“ verarbeitet den „Bildstrom“
I und berechnet hieraus durch das Finden der Korrespondenzen die Ist-Positionen der
Merkmale p(u i , v i ) im Bild. Liegen N Merkmale vor, dann ist der Vektor p von der Dimension
p ∈ R 2N . Es erfolgt dann der Abgleich mit den Sollpositionen der Merkmale p soll (u i , v i ), die
ebenfalls im Kamerabild, d. h. als Pixel-Koordinaten gegeben sind. Die Regelabweichungen e p
berechnet man also direkt durch die Positionen der Merkmale im Bild. Der hier mit IBVS gekennzeichnete
Regler leitet daraus Geschwindigkeitssollwerte (0) v VS für die Visual Servoing
soll
Kamera K_VS ab. Der unterlagerte Manipulator-Regler setzt diese Vorgabe um, indem er die
Motorströme i sowie Gelenkpositionen und -geschwindigkeiten q, ˙q regelt.
p soll (u i , v i )
Sollposition
der Merkmale
im Bild
e p
IBVS
(0)v VS
soll
⎡ ⎤
v x
v y
v z
⎢ω x
⎥
⎣ω ⎦ y
ω z
Manipulator-
Regler
q, ˙q, i
i soll
Gelenke, Ströme
Bild 9.44 IBVS
Blockschaltbild
Merkmals-
generierung
p(u i , v i )
Merkmale
I
’Bildstrom’
Position Based Visual Servoing (PBVS)
Nun werde das Blockschaltbild 9.45 betrachtet, welches das PBVS erläutert. Der erste Schritt ist
hier zunächst der gleiche wie beim IBVS, d. h. man berechnet die Merkmale und sucht die Korrespondenzen.
Es folgt dann allerdings eine Schätzung der Kameraposition (0)ˆx VS in Raumkoordinaten.
Die Regelabweichung e x = (0) x VS
soll − (0)ˆx VS stellt dann den Fehler dar, aus dem Block
PBVS entsprechende Geschwindigkeitssollwerte (0) v VS für die Visual Servoing Kamera K_VS
soll
erzeugt. Tabelle 9.2 vergleicht kurz die beiden Ansätze.
(0)x VS
soll
e x
PBVS
(0)v VS
soll
⎡ ⎤
v x
v y
v z
⎢ω x
⎥
⎣ω ⎦ y
ω z
Manipulator-
Regler
q, ˙q, i
i soll
Gelenke, Ströme
Bild 9.45 PBVS
Blockschaltbild
(0)ˆx VS
Positionsschätzung
I
’Bildstrom’