Оптическая система для обнаружения пожаров | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 18 декабря, печатный экземпляр отправим 22 декабря.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №12 (116) июнь-2 2016 г.

Дата публикации: 17.06.2016

Статья просмотрена: 26 раз

Библиографическое описание:

Закиров, Е. А. Оптическая система для обнаружения пожаров / Е. А. Закиров. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2016. — № 12 (116). — С. 282-284. — URL: https://moluch.ru/archive/116/31593/ (дата обращения: 09.12.2021).



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
Основные термины (генерируются автоматически): оптическая система, линза, разрешающая способность, робот, яркость предмета.


Ключевые слова

робот, лесные пожары, оптическая система

Похожие статьи

Аналитический обзор развития робототехники, оценка...

Для привлечения общественности проводятся выставки и экспозиции роботов, которые достигнуты, как во всем мире, так и в России.

Отсутствие оптической системы и зеркал позволяет CIS сканерам иметь минимальные габариты.

Разрешающая способность.

Модернизация робота-хирурга Da-Vinci | Статья в журнале...

Ключевые слова: хирургическая система, консоль хирурга, графический процессор, медицина, робот-хирург, система отслеживания, оптоволоконный жгут, линза.

Разработка структуры и алгоритма встроенного программного...

Оптическая часть фотоофтальмоскопа. В оптическую схему предлагаемого устройства добавляется

Итигин A. M., Хацевич Т. Н. Влияние яркости экрана ЭОП на диаметр зрачка глаза

Разработка информационного обеспечения автоматизированной системы управления...

Анализ методов и систем регистрации окуломоторной активности

В статье даётся краткая характеристика видов движения глаз и приводится анализ методов и систем регистрации окуломоторной активности.

Индукционный излучатель закрепляется с помощью присоски (контактной линзы или кольца) на глазном яблоке, приёмные катушки...

Определение физических параметров радиационных процессов...

− использование оптических переключателей, подключающих тот или иной чувствительный элемент к системе измерения

Изучение зависимость длина образца на интенсивности Черенковского излучения даёт возможность, оценит интенсивности поглощения и рассеяния...

Алгоритмы обработки информации в системе технического зрения...

Среди различных способов очувствления промышленных роботов своей информативностью выделяются системы визуального очувствления, иначе системы технического зрения (СТЗ). Они могут выполнять различные функции: идентификацию объектов работы...

Обзор аппаратных средств, необходимых для систем...

Оптические технологии клеточной и молекулярной прижизненной визуализации на сегодняшний день становятся все более востребованными инструментами. Наиболее перспективными технологиями являются флуоресцентный и биолюминесцентный имиджинг...

Распознавание объектов на основе видеосигнала, полученного...

Для этого необходимо распознать образы окружающих предметов. А затем, система управления роботом может на основе этих данных, корректно сформировать целесообразное поведение робота, для выполнения поставленной задачи.

Похожие статьи

Аналитический обзор развития робототехники, оценка...

Для привлечения общественности проводятся выставки и экспозиции роботов, которые достигнуты, как во всем мире, так и в России.

Отсутствие оптической системы и зеркал позволяет CIS сканерам иметь минимальные габариты.

Разрешающая способность.

Модернизация робота-хирурга Da-Vinci | Статья в журнале...

Ключевые слова: хирургическая система, консоль хирурга, графический процессор, медицина, робот-хирург, система отслеживания, оптоволоконный жгут, линза.

Разработка структуры и алгоритма встроенного программного...

Оптическая часть фотоофтальмоскопа. В оптическую схему предлагаемого устройства добавляется

Итигин A. M., Хацевич Т. Н. Влияние яркости экрана ЭОП на диаметр зрачка глаза

Разработка информационного обеспечения автоматизированной системы управления...

Анализ методов и систем регистрации окуломоторной активности

В статье даётся краткая характеристика видов движения глаз и приводится анализ методов и систем регистрации окуломоторной активности.

Индукционный излучатель закрепляется с помощью присоски (контактной линзы или кольца) на глазном яблоке, приёмные катушки...

Определение физических параметров радиационных процессов...

− использование оптических переключателей, подключающих тот или иной чувствительный элемент к системе измерения

Изучение зависимость длина образца на интенсивности Черенковского излучения даёт возможность, оценит интенсивности поглощения и рассеяния...

Алгоритмы обработки информации в системе технического зрения...

Среди различных способов очувствления промышленных роботов своей информативностью выделяются системы визуального очувствления, иначе системы технического зрения (СТЗ). Они могут выполнять различные функции: идентификацию объектов работы...

Обзор аппаратных средств, необходимых для систем...

Оптические технологии клеточной и молекулярной прижизненной визуализации на сегодняшний день становятся все более востребованными инструментами. Наиболее перспективными технологиями являются флуоресцентный и биолюминесцентный имиджинг...

Распознавание объектов на основе видеосигнала, полученного...

Для этого необходимо распознать образы окружающих предметов. А затем, система управления роботом может на основе этих данных, корректно сформировать целесообразное поведение робота, для выполнения поставленной задачи.

Задать вопрос