СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ МАНИПУЛЯЦИЙ С ТОКСИЧНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ

1. Способ манипуляции с токсичными веществами, содержащий следующие шаги:
используя антропоморфный манипулятор (13), извлекают контейнер (3) из магазина (2) для контейнеров и перемещают его в дозирующую станцию (6), где установлен дозатор (9) с продольной осью (9a) и иглой (11), причем контейнер (3) имеет горловину (4), закрытую прокалываемым элементом (5);
выравнивают горловину (4) по оси относительно иглы (11) манипулятором (13);
подводят манипулятором (13) контейнер (3) к дозатору (9) так, что игла (11) прокалывает прокалываемый элемент (5) и заходит в контейнер (3) с возможностью ввода в него или отбора из него вещества;
отличающийся тем, что шаг осевого выравнивания горловины (4) относительно иглы (11), в свою очередь, содержит следующие шаги:
получают ряд изображений иглы (11) по меньшей мере с двух различных точек (OT, OS) наблюдения и по меньшей мере с двух направлений (FT, FS) съемки, лежащих в плоскости, перпендикулярной продольной оси (9a), причем каждое из направлений проходит через соответственно одну из точек (ОТ, OS) наблюдения и при этом направления (FT, FS) съемки образуют между собой острый угол;
обрабатывают упомянутые изображения с целью определить положение острия иглы (11) и наклона иглы (11) относительно продольной оси (9a);
активируют манипулятор (13) для коррекции положения горловины (4) относительно положения острия иглы (11) и наклона иглы (11).
1
1
1
1
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что шаг получения ряда изображений иглы (11) предусматривает получение (100, 122) изображения в цифровом формате с каждой из точек (OT, OS) наблюдения; причем шаг обработки изображения содержит шаг вычисления (101-112; 101, 200-212) на основе каждого изображения первых координат (s, t, Z) первой точки (P), которые определяют положение острия иглы (11) относительно системы координат, заданной на плоскости, перпендикулярной направлению (FT, FS) съемки.
1
1
1
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что шаг вычисления (101-112) на основе каждого изображения первых координат (s, t, Z) содержит следующие шаги:
определяют (101) рабочий участок (31) изображения;
выполняют (102-108) сканирование каждой строки рабочего участка (31) для поиска первого края, соотносимого с вероятным положением острия иглы (11);
1
1
1
вычисляют (110) координаты первого найденного края, причем первые координаты (s, t, Z) ищут как функцию координат первого края.
1
1
1
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что шаг вычисления (101-112) на основе каждого изображения первых координат (s, t, Z) содержит следующие шаги:
в случае нахождения первого края вне области ожидаемых положений увеличивают (111) порог контрастности изображения на предварительно заданную величину и повторяют построчное сканирование изображения;
в случае достижения максимального значения порога контрастности (112), если первый соотносимый край не найден, формируют (109) сообщение об ошибке.
2
2
2
2
1
1
1
1
2
2
2
5. Способ по любому из пп.2-4, отличающийся тем, что шаг обработки изображения содержит шаг вычисления (113-120; 213, 214) на основе каждого изображения вторых координат (s, t, Z) относительно упомянутой системы координат второй точки (P), через которую проходит игла (11) и которая расположена на предварительно заданном расстоянии (OFFSET) от первой точки (P) вдоль продольной оси (9a); причем при выполнении шага определения наклона иглы (11) относительно продольной оси (9a) определяют (123, 124) этот наклон как функцию первых координат (s, t, Z) и вторых координат (s, t, Z).
2
2
2
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что вычисление (113-120) на основе каждого изображения вторых координат (s, t, Z) содержит следующие шаги:
1
выполняют (114-117) сканирование строки, которая удалена на предварительно заданное число строк (OFFSET) от первой точки (P), с целью найти, по меньшей мере, два вторых края (EF, EL), разделенных расстоянием, соотносимым с поперечными размерами иглы (11);
2
2
2
вычисляют (120) вторые координаты (s, t, Z) как координаты промежуточной точки между двумя вторыми краями (EF, EL).
2
2
2
7. Способ по п.5, отличающийся тем, что вычисление (113-120) на основе каждого изображения вторых координат (s, t, Z) содержит следующие шаги:
в случае, если не найден ни один второй край (EF, EL) или расстояние между вторыми краями (EF, EL) не соотносимо с поперечными размерами иглы (11), уменьшают (118) порог контрастности изображения и повторяют сканирование указанной строки;
в случае, если достигнуто минимальное значение порога контрастности (119) и ни один второй край (EF, EL) не найден или если расстояние между вторыми краями (EF, EL) не соотносимо с поперечными размерами иглы (11), формируют (109) сообщение об ошибке.
1
1
1
8. Способ по п.2, отличающийся тем, что изображение в цифровом формате представляет собой матрицу пикселов, а вычисление (101, 200-212) на основе каждого изображения первых координат (s, t, Z) содержит следующие шаги:
задают (101) рабочий участок (31) изображения;
выполняют поиск (200-205) в каждой строке пикселов рабочего участка (31) в предварительно заданном направлении (34) поиска пары пикселов, состоящей из первого пиксела (PXF) и последнего пиксела (PXL), интенсивность которых выше предварительно заданного порога интенсивности;
определяют (206-211) фигуру острия иглы (11) на основе линейной интерполяции положения (c, r) на рабочем участке (31) найденной пары пикселов (PXF, PXL);
1
1
1
1
1
выбирают (212) из найденных пар пикселов (PXF, PXL) первую пару пикселов (PXF, PXL), которая лежит, по существу, в пределах указанной фигуры и которая расположена в строке пикселов, соотносимой с вероятным положением острия иглы (11); при этом первые координаты (s, t, Z) определяют как функцию первой пары пикселов (PXF, PXL).
1
1
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что острие иглы (11) направлено вниз, а первая пара пикселов (PXF, PXL) расположена относительно всех прочих пар пикселов (PXF, PXL) в пределах указанной фигуры в самой нижней строке пикселов.
10. Способ по любому из пп.8 и 9, отличающийся тем, что определение (206-211) фигуры острия иглы (11) содержит следующие шаги:
находят (207) первую прямую (LF) и вторую прямую (LL) линейной интерполяцией положений (c, r) на рабочем участке (31) первых пикселов (PXF) и, соответственно, последних пикселов (PXL) всех найденных пар пикселов (PXF, PXL); при этом указанная фигура задана прямыми (LF, LL).
11. Способ по п.10, отличающийся тем, что определение (206-211) фигуры острия иглы (11) содержит следующие шаги:
отбрасывают (209) из найденных пар пикселов (PXF, PXL) те пары пикселов (PXF, PXL), которые лежат за пределами фигуры и которые расположены в соответствующей строке пикселов на предварительно заданном расстоянии (S) от прямых (LF, LL);
повторяют (210, 211) нахождение (207) прямых (LF, LL).
12. Способ по п.5, где изображение в цифровом формате представляет собой матрицу пикселов, отличающийся тем, что шаг обработки изображения содержит следующие шаги:
задают (101) для каждого изображения рабочий участок (31) изображения;
выполняют поиск (200-205) в каждой строке пикселов рабочего участка (31) в предварительно заданном направлении (34) поиска пары пикселов, состоящей из первого пиксела (PXF) и последнего пиксела (PXL), интенсивность которых выше предварительно заданного порога интенсивности;
находят (207) первую прямую (LF) и вторую прямую (LL) линейной интерполяцией положений (c, r) на рабочем участке (31) первых пикселов (PXF) и, соответственно, последних пикселов (PXL) всех найденных пар пикселов (PXF, PXL);
2
2
2
причем шаг вычисления (213, 214) на основе каждого изображения вторых координат (s, t, Z) содержит следующие шаги:
находят (213) третью прямую (LN) как векторную сумму направлений, идентифицированных первой и второй прямыми (LF, LL); и
2
2
2
1
вычисляют (214) вторые координаты (s, t, Z) как функцию пересечения третьей прямой (LN) со строкой пикселов, которая удаленна на предварительно заданное число строк (OFFSET) от первой точки (P).
13. Установка для манипуляций с токсичными веществами, содержащая:
дозирующую станцию (6), где установлен дозатор (9) с иглой (11);
магазин (2) для хранения контейнеров (3), каждый из которых имеет соответствующую горловину (4), закрытую прокалываемым элементом (5);
антропоморфный манипулятор (13), предназначенный для извлечения по меньшей мере одного контейнера (3) из магазина (2) и перемещения контейнера (3) в дозирующую станцию (6) в точку, соответствующую дозатору (9);
средство управления (17), предназначенное для управления движениями манипулятора (13),
отличающаяся тем, что содержит:
средство (23) получения изображений для получения изображения иглы (11);
обрабатывающие средства (24), соединенные с управляющим средством (17) для передачи команд установке и со средством (23) получения изображений для приема изображения иглы (11), причем указанные средства предназначены для осуществления способа по любому из пп.1-12.
14. Установка по п.13, отличающееся тем, что средство (23) получения изображений установлено на манипуляторе (13).
15. Установка по п.13, отличающаяся тем, что манипулятор содержит антропоморфный робот (13) с захватной головкой (14), предназначенной для захвата контейнера (3), и шарнирным манипулятором (16) с шестью степенями свободы, предназначенным для удержания головки (14); причем средство получения изображений содержит телекамеру (23), установленную неподвижно на головке (14).
16. Установка по п.15, отличающаяся тем, что головка (14) содержит:
два зажимных приспособления (26), установленных с возможностью перемещения вдоль оси (26a) навстречу друг другу или в противоположные стороны для соответственно захвата и освобождения контейнера (3);
телекамеру (23) с оптической осью (23a), установленную на головке (14), причем оптическая ось (23а) перпендикулярна плоскости, в которой лежит ось (26a).
17. Установка по любому из пп.15 и 16, отличающаяся тем, что телекамера (23) представляет собой камеру черно-белого типа с фиксированным фокусом и содержит композитный видеовыход, соединенный с соответствующим входом обрабатывающего средства (24).