Обнаружение и сопровождение лазерных пятен в реальном времени в промышленных робототехнических системах с использованием технологий искусственного интеллекта

Рассматривается задача обнаружения и сопровождения лазерных пятен в реальном времени для полуавтономного управления промышленными робототехническими системами манипуляторного типа. Оператор задаёт целевую точку лазерным указателем, а система технического зрения должна обнаружить лазерную метку, отличить её от ложных световых объектов и обеспечить сопровождение во времени. Сложность задачи связана с малым размером пятна, изменением освещённости, свойствами поверхности, бликами и оптическими помехами. Показано, что архитектура YOLOv8 в сравнении с другими нейронными сетями обеспечивает наилучший баланс точности и скорости при решении поставленной задачи. Применение предложенного подхода к решению задачи с классическим алгоритмом показало, что классические методы могут быть конкурентоспособны в отдельных условиях, однако требуют ручной настройки параметров. Полученные результаты планируется использовать при разработке систем лазерного целеуказания для промышленных роботов-манипуляторов.

Аффилиация авторов
Саад Рихам - аспирант, ФГБОУ ВО «Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», e-mail: rihamaad126@yandex.ru

Список литературы
1. Torielli D., Bertoni L., Muratore L., Tsagarakis N. A LaserGuided Interaction Interface for Providing Effective Robot Assistance to People with Upper Limbs Impairments // IEEE Robotics and Automation Letters. 2024. Vol. 9, No. 9. P. 7653–7660.
2. Lin L., Li P., Huang Y., Tian Y. A Review of Small Object Detection Based on Deep Learning // Image and Vision Computing. 2024. Vol. 149. Art. No. 105150.
3. Fadhil A. F., Fatih M. M. Laser Spot Detection and Tracking // Zanco Journal of Pure and Applied Sciences. 2016. Vol. 28, No. 2(Suppl.). P. 615–623.
4. Gao R., Liu H., Zhao Y., Luo Z., Jin G. High-Precision Laser Spot Center Positioning Method for Weak Light Conditions // Applied Optics. 2020. Vol. 59, No. 6. P. 1763–1768.
5. Wang F., Liu W., Zhou G. Kalman Filter Tracking of Sequence Spot Centroid Ablated by Femtosecond Laser // Microwave and Optical Technology Letters. 2021. Vol. 63.
6. Li L., Li M., Sun W., Li Z., Yang Z. Spot Detection for Laser Sensors Based on Annular Convolution Filtering // Sensors. 2023. Vol. 23, No. 8. Art. No. 3891.
7. Chen D., Li Z., Wang J., Lu H., Hao R., Fan K., Jin J., Wang Q., Wu S. Experimental Study of Laser Spot Tracking for Underwater Optical Wireless Communication // Optics Express. 2024. Vol. 32, No. 4. P. 6409–6422.
8. Xiang C., Cheng T. A Highly Adaptive Centroid Positioning Method for Shack-Hartmann Wavefront Sensor Based on Lightweight Object Detection Network // Optics & Laser Technology. 2025. Vol. 191. Art. No. 113314.
9. Li S. Computer Vision-Based Laser Communication System for Robust Optical Beam Tracking and Alignment // Scientific Reports. 2025. Vol. 15. Art. No. 35417.
10. Wang J., Meng X., Zhou S., Wang X., Liu W. SPRNet: Laser Spot Center Position and Reconstruction under Atmospheric Turbulence Based on Deep Learning Enhancement // Optics and Lasers in Engineering. 2025. Vol. 186. Art. No. 108775.