Библиографическое описание:

Закиров Е. А. Оптическая система для обнаружения пожаров // Молодой ученый. — 2016. — №12. — С. 282-284.



In the modern world raises the question of robotics prevent fire in the initial stage. It is therefore proposed to develop a robot with the aforesaid optical system, allowing to quickly detect fire and fully localize it.

Keywords: The robot, forest fires, the optical system

При лестных пожарах выгорают леса и погибают звери. Это влечет за собой различные экологические последствия. Представляем робота, который сможет справиться с пожаром и предотвратить его появление (рис.1.)

Дежурные роботы-мокрицы подождут пожар в лесу

Рис. 1. Робот, имитирующий насекомое

Этот робот способен перемещаться с помощью конечностей. Если местность требует соответствующего сложного передвижения. Поэтому робот снабжается шестью парами лап похожими на лапы насекомого. В передней части робота устанавливаются пара усиков-датчиков, которые помогают роботу ориентироваться в пространстве, не натыкаться на препятствия. Многочисленные конечности нужны чтобы беспрепятственно перемещаться и патрулировать территорию. Главная его задача предотвращение пожара. У робота имеются инфракрасные сенсоры, с помощью которых он реагирует на сильные источники тепла. Когда такой источник попадает в поле реагирования, он связывается по беспроводной связи в координационный центр.

Скорость, с которой передвигается робот, зависит от типа местности.

С помощью оптической системы робот сможет различать пространство предметов — область, в которой расположены объекты, и пространство изображений — область, в которой размещается изображение. Важнейшим элементом оптической системы является линза. В зависимости от комбинации образующих линзу поверхностей (выпуклой, вогнутой и плоской) различают более 10 типов линз. Наиболее распространенные типы линз имеют сферические сопрягаемые поверхности. Важнейшим параметром линзы является ее фокусное расстояние. В общем случае линза содержит две поверхности раздела сред, поэтому она имеет два фокуса: передний fп (со стороны пространства изображений). Соответственно и фокусных расстояний в такой линзе два: переднее и заднее. В такой линзе выделяют две главные точки (переднюю Н и заднюю Н`) а также переднюю N и заднюю N` узловые точки. В простых расчетах ограничиваются моделью такой линзы, для которой переднее и заднее фокусные расстояния принимают одинаковыми и равными расстоянию вдоль оптической оси от центра линзы до ее фокальной точки.

Безымянный.png

Рис. 2. Основные оптические точки линзы

Оптическаясила FDсферической поверхности зависит от радиуса кривизны границы раздела двух сред с показателями преломления n1 и n2 и связана с передними и задним фокусными расстояниями выражением

(1)

Оптическую силу линзы измеряют в метрах в минус первой степени (м-1)

Для тонкой линзы, находящейся в воздухе (), справедливая приближенная зависимость

У собирающих линз , у рассеивающих . Чем больше оптическая сила, тем ближе к линзе располагается изображение и тем оно меньше.

Оптическую силу системы с несколькими линзами вычисляют по формуле Гульстранда, учитывающей количество преломляющих поверхностей. Так, если оптическая система состоит из нескольких линз, то для каждой из них справедливо

(2)

Здесь и — оптические силы передней и задней поверхностей линзы соответственно; - расстояние между ними; — показатель преломления заключенной между ними среды.

Главными характеристиками оптической системы являются: масштаб изображения, светосила поле зрения и разрешающая способность.

Обычно яркость предмета принимают постоянной. Тогда освещенность изображения Ȝu и будет являться параметром, определяющим светосилу оптической системы. Яркость изображения Y связана с яркостью предмета Yп соотношением:

где — коэффициент пропускания света.

Разрешающая способность связана со свойством оптической системы получать контрастное изображение, т. е. воспроизводить раздельно две точки. Её также можно определить в угловых и линейных единицах. Угловую решающую способность ѱp вычисляют по формуле Рэлея:

(3)

где — диаметр входного зрачка.

Линейную разрешающую способность Кр определяют с помощью тест-объектов, называемых мирами. В роботе разрешающая способность Кр оптических систем достигает 100 линий на 1 мм. Разрешающая способность глаза зависит от диаметра его зрачка (1,5 … 8 мм) и растет с увеличением последнего. Она максимальна при оснащенности Ȝ около 50 лк и длины излучения мкм.

Работоспособность применяемой оптической системы позволяет сделать вывод, использование её как техническое зрение демонстрирует положительные качества, присущие роботам 3-го поколения.

Литература:

  1. Поезжаева Е. В. Промышленные роботы: учебное пособие в 3 ч. — М.; УМО АМ МВТУ им. Баумана; изд-во ПГТУ, 2009.
  2. А. И. Корендясев, Б. Л. Саламандра, Л. И. Тывес. Теоретические основы робототехники; Книга 1; изд-во Наука, 2006.
  3. http://www.membrana.ru/particle/3220

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle