Автор: Закиров Евгений Аликович

Рубрика: Технические науки

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

Дата публикации: 17.06.2016

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
Основные термины (генерируются автоматически): оптической системы, оптической системы робот, способность Кр, Важнейшим элементом оптической, Важнейшим параметром линзы, оптические точки линзы, Оптическую силу линзы, характеристиками оптической системы, свойством оптической системы, светосилу оптической системы, задней поверхностей линзы, способность Кр оптических, Угловую решающую способность, оптической оси, тонкой линзы, способность связана, центра линзы, распространенные типы линз, Оптическую силу системы, заднее фокусные расстояния.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос