Posicionamiento de un objeto en el plano a partir del procesamiento digital de imágenes de una rejilla radial

Abstract

En este artículo se presenta una estrategia que permite determinar de forma simultánea la posición y orientación de un objeto en el plano. El método consiste en analizar un sistema de franjas radiales adherido al objeto. El sistema de franjas está conformado por dos sectores angulares opuestos con franjas que provienen del centro del sistema coordenado radial. El objetivo es determinar, con precisión subpixel, el centro y el eje radial que pasa por el centro de los sectores angulares que poseen franjas. Por medio de un procesamiento digital de imágenes se extrae la fase del sistema de franjas. Inicialmente se determinan las coordenadas del centro empleando propiedades de la Transformada de Fourier. Posteriormente se realiza un cambio de sistemas coordenados de rectangular a polar, obteniéndose un sistema de franjas paralelas. Finalmente se emplea el método de la Transformada de Fourier para extraer la fase del sistema de franjas paralelas. De esta manera, la fase del sistema de franjas se utiliza como elemento codificador para la medida de posiciones angulares y posiciones del objeto en el plano. Pruebas de laboratorio demuestran que la técnica desarrollada tiene precisión sub-pixel al evaluar desplazamientos y rotaciones de un objeto en el plano. Se evalúa además el error introducido en el cálculo de posición angular y en el desplazamiento del objeto. El estudio de los parámetros del sistema de franjas radiales permitió establecer que el tamaño y la cantidad de franjas son factores determinantes para que el método presente un mínimo de error. Pruebas llevadas a cabo en la industria validaron el desempeño del método al confrontar las medidas de desplazamientos angulares reportadas por el procedimiento propuesto contra las reportadas por un Encoder de alta resolución.