Vision Por Computadora

Visión artificial

Detección de alcance

Los sensores de alcance miden la distancia desde un punto de referencia (que suele estar en el propio sensor) hasta objetos que están dentro de un determinado campo de referencia. La detección de alcance se suele usar para la evitación de obstáculos en la navegación de robots móviles.

A continuación examinaremos varias técnicas de detección de alcance.

 Triangulación.- Este es uno de los métodos más sencillos para medir el alcance. El sensor dispone de un emisor y un detector de luz. Un objeto se ilumina por un haz estrecho de luz que barre toda la superficie. Cuando el detector detecta luz en la superficie del objeto se puede calcular la distancia de la parte iluminada del objeto al detector con una sencilla relación trigonométrica (suponiendo que conocemos la distancia del emisor al detector y el ángulo con el que la luz incide en el objeto).

 Iluminación Estructural.- Este método se basa en la proyección de una configuración de luz sobre un conjunto de objetos, y en la utilización de la distorsión de la luz para determinar el alcance a los diferentes objetos. La configuración de luz que suele transmitirse es de forma cilíndrica. Una cámara de TV capta la distorsión que se produce en la luz ya a partir del tratamiento de las imágenes de la cámara se puede determinar la distancia del emisor de la luz a los objetos.

El inconveniente principal de este método es que precisa de un tratamiento más o menos complejo de información (el de las imágenes) que ha de ser realizado por un ordenador.

 Tiempo de Vuelo.- En este tipo de sensores la estimación de la distancia a un objeto se basa en el tiempo transcurrido entre la emisión y recepción de un impulso sónico o luminoso (análogamente al sistema usado por los murciélagos). Este concepto es muy general, por lo que dentro de este tipo vamos a estudiar tres métodos diferentes.

El primero de ellos utiliza láser para determinar esa distancia. Se basa en la medida del tiempo que tarda en regresar de forma coaxial (por la misma trayectoria) un pulso de luz emitido. La distancia se podrá calcular dividiendo ese tiempo por dos y multiplicando por la velocidad de la luz. Este tipo de sistemas pueden tener un alcance de hasta 4 metros y manejar una precisión de 0,25 cm.

El siguiente método basado en el tiempo de vuelo también utiliza láser. A diferencia del método anterior se emplea un haz continuo y lo que se mide es el retardo (desplazamiento en fase) entre los haces saliente y entrante.

Por último, también podemos medir el tiempo de vuelo de ondas ultrasónicas. Como en los casos anteriores, a partir del tiempo que tarda la onda en regresar podemos calcular fácilmente la distancia al objeto que la ha reflejado. En este caso habremos de conocer la velocidad del sonido para el medio en el que se esté desarrollando la tarea (normalmente el aire). Sin embargo, este tipo de sensores pueden inducir a errores en situaciones concretas (como objetos puntiagudos o con entrantes) debido a las reflexiones de las ondas ultrasónicas.

Detección de proximidad

El sensor de proximidad está basado en la emisión de un haz de luz infrarroja, que al chocar sobre un objeto cualquiera, rebota y es captado de nuevo por el sensor.

Esta información sobre la presencia de un objeto a una determinada distancia, puede ser aprovechada mediante la utilización de las controladoras ENCONOR, para el desarrollo de diversos proyectos en el aula de Tecnología.

La distancia a la cual se detectará un objeto dependerá de varios factores, entre ellos podemos destacar los siguientes:

Si el objeto detectado es más o menos claro.

Si el color del objeto es brillante o mate.

Del valor de la resistencia ajustable o potenciómetro de ajuste (sensibilidad).

Si establecemos unas situaciones extremas de color del objeto y recorrido del potenciómetro de ajuste, tendríamos aproximadamente los siguientes valores:

Pared Blanca

Girando al máximo el potenciómetro hacia la derecha (tomando como referencia el sentido del foco emisor).

Cuando nos aproximamos (o se aproxima el objeto), a unos 15 cm, se detecta el objeto y se enciende el diodo verde del sensor.

Cuando nos alejamos (o se aleja el objeto), a unos 16 cm, ya no se detecta y se apaga el diodo verde del sensor.

De esto, se deduce que tiene una zona muerta o de retardo aproximadamente de 1 cm, entre la activación y desactivación del sensor.

Girando al máximo el potenciómetro hacia la izquierda (tomando como referencia el sentido del foco emisor).

Cuando nos aproximamos (o se aproxima el objeto), a unos 9 cm, se detecta el objeto y se enciende el diodo verde del sensor.

Cuando nos alejamos (o se aleja el objeto), a unos 11 cm, ya no se detecta y se apaga el diodo verde del sensor.

Pared Negra

Girando al máximo el potenciómetro hacia la derecha (tomando como referencia el sentido del foco emisor).

Cuando nos aproximamos (o se aproxima el objeto), a unos 4 cm, se detecta el objeto y se enciende el diodo verde del sensor.

Cuando nos alejamos (o se aleja el objeto), a unos 4,5 cm, ya no se detecta y se apaga el diodo verde del sensor.

Girando al máximo el potenciómetro hacia la izquierda (tomando como referencia el sentido del foco emisor).

Cuando nos aproximamos (o se aproxima el objeto), a unos 1,5 cm, se detecta el objeto y se enciende el diodo verde del sensor.

Cuando nos alejamos (o se aleja el objeto), a unos 2,5 cm, ya no se detecta y se apaga el diodo verde del sensor.

Proyectos tipo:

Algunos proyectos que se pueden realizar con este sensor:

Cualquier tipo de móvil que permita detectar un obstáculo sin tener ningún contacto con él.

 Buscador de la salida de un laberinto.

 Seguidor de la pared de una habitación.

 Móvil buscador de objetos.

 Móvil salvador de obstáculos.

 Detector de objetos en movimiento.

 Contador de piezas en una cinta transportadora.

 Detector de vehículos en una barrera de garaje automática.

Detección de fuerza y torsión

Los sensores de fuerza y de torsión se utilizan principalmente para medir las fuerzas de reacción desarrolladas en la superficie de separación entre conjuntos mecánicos. Son sensores externos, generalmente intercambiables, utilizados en aplicaciones de fuerza y torsión por el contacto con un objeto.

Los métodos principales para realizar esta operación son los de detección de articulación y muñeca. Un sensor de

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