Sistem de Sesizare Pentru Detectarea Obstacolelor, Telemetrie

Cuprins

Cuprins……………………………………………………………………………………………………………………………1

Prefața. …………………………………………………………………………………………………………………………..3

Capitolul I

5.1 Componentele și amplasarea sistemului 61

5.2 Funcționarea sistemului 72

5.3 Schema logică 75

5.4 Schema electrică 76

Capitolul VI

6. Concluzii……………………………………………………………………………………………………………………58

Capitolul VII

7. Bibliografie………………………………………………………………………………………………………………..60

Capitolul VIII

8. Anexe………………………………………………………………………………………………………………………..62

Prefața

Pentru om, conducerea unui autovehicul reprezintă un lucru destul de simplu de realizat, deoarece acesta are abilitatea de a controla foarte bine mișcarea si mai ales poate procesa imaginea in timp real. Prin procesarea imaginii se poate înțelege recunoașterea unor șabloane si a percepției in spațiu.

Cu toate ca tehnologia a evoluat foarte mult in ultimele decenii, incă nu exista roboti capabili sa atingă performantele omului folosind doar câțiva senzori, doar câteva motoare si mai ales un singur microprocesor. Chiar si simplă înaintare pe o strada dreptă, pentru un robot nu este atât de intuitivă. Ce sa mai spunem de întoarcerile la 180º sau la 90º.

Termenul de ”robot” este unul foarte vechi, fiind pentru prima oară introdus in anul 1920, in scena de teatru ”Rossum’s Universal Robots” de scriitorul ceh – Karel Capek. Termenul semnifica ceva daunator omului, amenințător pentru societate, asta pentru ca după ce erau programați de către oameni, aceste dispozitive reușeau sa facă rău cumva creatorului lor. Cu timpul, a început sa apară un echilibru, in sensul in care au fost evidențiate o serie de beneficii pe care aceștia le aduceau societaȚii. In anul 1941, scriitorul științifico-fantastic Isaac Asimov a prezis in una din lucrările sale creșterea puternica a domeniului roboticii in anii care aveau sa vina. Si iată ca a avut perfectă dreptate. Explozia din ultimii ani in acest domeniu, a condus la o adevărata revoluție, la o era guvernata de roboti.

In ultimele decenii, lucrurile au avansat foarte mult dar incă domeniul roboticii este unul deschis, in care mai exista o serie de alte lucruri de pus la punct. Mai mult decât atât, robotii sunt superiori forței umane la din ce in ce mai multe capitole, precum: viteza, precizie, cost etc. Exista, bineÎnteles si câteva capitole la care robotul poate nu va putea niciodată sa-l depaseasc pe om. Un exemplu in acest sens ar fi creația. Principalul atu al acestora,Îl constituie faptul ca sunt foarte utili În diverse situații periculoase pentru oameni. In fabricile chimice sau de ce nu la dezamorsarea unor bombe, robotii pot fi folosiți cu Încredere.

Construcția unui robot se realizează in doua etape. Mai Întai el este asamblat, după care trebuie programat. Prin intermediul programării, robotului ii este insuflata inteligenta necesara operării fora coordonare. Inteligenta artificiala definește capacitatea unui dispozitiv digital sau a unui calculator de a realiza diverse sarcini comune cu un nivel de inteligenta caracteristic omului, precum ar fi abilitatea de a Înțelege, motiva, generaliza sau Învata din experiența dobândita in timp.

//Lucrarea de fata încearcă sa prezinte crearea unui robot in scopul de a ajuta conducătorul auto in luarea unor decizii rapide sau de a lua singur decizii in cazul in care pericolul este iminent, mai exact prezintă detectarea obstacolelor si a celorlalte mașini aflate in trafic ce por reprezenta un pericol pentru ..dar si ajutor in parcare etc.,,, sau pe scurt realizarea unui Lidar cat mai ieftin capabil sa citească datele cat mai rapid si cu o acuratețe cat mai ridicata, lidar folosind un emiȚĂtor –laserul si un receptor –DALR-ul…trebuie dezvoltat//

Lucrarea prezintă modul de proiectare și realizare a unui minirobot echipat cu microcontroler ATmega328  și diferiți senzori aducând o contribuție la dezvoltarea bazei teoretice și practice de studiu a microcontrollerelor Atmel și a posibilităților nelimitate de dezvoltare de aplicații în domeniul industriei auto.

Robotul mobil este un sistem complex care poate efectua diferite activități într-ovarietate de situații specifice lumii reale. El este o combinație de dispozitive echipate cu servomotoare și senzori (aflate sub controlul unui sistem ierarhic de calcul) ce operează într-un spațiu real, marcat de o serie de proprietăți fizice (de exemplugravitația care influențează mișcarea tuturor roboților care funcționează pe pământ) șicare trebuie să planifice mișcările astfel încât robotul să poată realiza o sarcină înfuncție de starea inițială a sistemului și în funcție de informația apriori existentă,legată de mediul de lucru.Succesul în îndeplinirea acestor sarcini depinde atât de cunoștințele pe carerobotul le are asupra configurației inițiale a spațiului de lucru, cât și de cele obținute pe parcursul evoluției sale.Problemele specifice ce apar la roboții mobili ar fi următoarele: evitareaimpactului cu obiectele staționare sau în mișcare, determinarea poziției și orientăriirobotului pe teren, planificarea unei traiectorii optime de mișcare.

În cazul unui sistem robotic automat distribuit pozițiile spațiale sunt de o extremă importanță și de ele depinde îndeplinirea scopurilor dorite și funcționareaîntregului sistem. Cu alte cuvinte, robotul trebuie să fie capabil să-și planificemișcările, să decidă automat ce mișcări să execute pentru a îndeplini o sarcină, înfuncție de aranjamentul momentan al obiectelor din spațiul de lucru.Planificarea mișcărilor nu constă dintr-o problemă unică și bine determinată, cidintr-un ansamblu de probleme dintre care unele sunt mai mult sau mai puțin varianteale celorlalte.Evitare coliziunii cu obstacole fixe sau mobile (de exemplu alți roboți mobili)aflate în spațiul de lucru al robotului se poate face prin mai multe metode:realizareaunei apărători mecanice care prin deformare oprește robotul, folosireasenzorilor caremăsoară distanța până la obstacolele de pe direcția dedeplasare, folosirea senzorilor de proximitate, folosirea informațiilor corelate de la mai multe tipuri de senzori.

Capitolul I

1. Introducere

Roboții mobili și vehiculele autonome au devenit subiecte de cercetare foarte importante în ultimii ani. Progresul tehnologic a permis crearea de roboți din ce în ce mai complecsi și la prețuri din ce în ce mai mici. Din acest motiv, roboții mobili sunt din ce în ce mai des folosiți în industrie și chiar de către utilizatorii casnici. În industrie roboții mobili sunt folosiți pentru a transporta componente la liniile de asamblare și în zonele periculoase, cum ar fi depozitele de deșeuri radioactive.Au avantajul că reduc costurile de producție pentru că pot realiza obiectivele fără a fi nevoie de supravegherea umană.Roboții mobili pot fi folosiți pentru patrularea unor obiective, asistarea persoanelor cu dizabilități și ajuta în gospodării.

Vehiculele autonome pot înlocui șoferii umani, astfel fiind eliminat comportamentul imprevizibil în trafic al șoferilor.  În prezent,la nivel mondial, se produc anual aproximativ 1,3 milioane de accidente în trafic soldate cu decese, iar cifrele sunt în creștere. În 90 la sută dintre cazuri, cauza este eroarea umană. cauza majoră a accidentelor rutiere este eroarea șoferilor. Vehiculele autonome prezintă avantajul că pot naviga în condiții maxime de siguranță. Progresul în domeniul vehiculelor autonome poate revoluționa întreg transportul uman prin introducerea vehiculelor total autonome capabile să transporte oameni sau obiecte, pe orice drum, capabile să calculeze traseul necesar pentru a ajunge la destinație și să efectueze deplasarea pe ruta calculată pentru a ajunge la destinație fără controlul operatorilor umani. Roboții mobili și vehiculele autonome au nevoie de date despre poziția și orientarea lor, viteza de deplasare și distanța până la obstacole. Pentru a obține aceste date este nevoie de senzori, cum ar fi: sonarele, senzorii inerțiali, GPS-urile, encoderele. Aceste vehicule nu au un operator uman care să analizeze datele și să trimită comenzile necesare pentru realizarea obiectivului și beneficiază de un sistem de conducere în buclă închisă care elaborează comenzile pe baza informațiilor primite de la senzori. Informația de la senzori este perturbată de zgomot și este necesară prelucrarea acestei informații pentru a se elimina erorile care ar putea impiedica buna funcționare a sistemului. Se pot estima datele reale cu ajutorul unei fuziuni a datelor primite de la mai mulți senzori .

Funcționarea în regim autonom are nevoie de un modul capabil să detecteze și să planifice un traseu care să ocolească obstacolele detectate. Un alt aspect important este

prezența modulului de conducere, care furnizează comenzile necesare pentru ca vehiculele autonome să funcționeze în condițiile dorite.

Vehiculele inteligente ar putea face transporturile mai sigure și mai eficiente. Mașinile ar merge mai aproape unele de altele, utilizând mai bine cele 80-90% din spațiile goale de pe șosele și ar putea forma convoaie de mare viteză pe autostradă. Ar putea reacționa mai repede decât oamenii în evitarea accidentelor, cu potențial de salvare a multor vieți. 

Stadiul actual

Conform unui studiu realizat de insurance.com pe un eșantion de 2000 de șoferi, femei și bărbați, 75% dintre ei au afirmat că le place ideea de a avea o mașină care nu are nevoie de șofer. Unul dintre motivele principale este mobilitatea, prin faptul că astfel mașinile vor putea fi manevrate mai ușor prin opțiunea de voice control.

Un număr mare de companii au construit diverse tipuri de roboți mobili și vehicule autonome, și un număr mare de cercetători au cercetat acest domeniu. Din acest motiv analiza tuturor articolelor sțiințifice sau roboților mobili și vehiculelor autonome nu este posibilă. În această secțiune sunt prezentate câteva dintre realizările notabile din acest domeniu. Mai multe companii au dezvoltat diverși roboți mobili autonomi capabili să execute diverse sarcini în gospodărie. Câteva exemple de astfel de roboți sunt prezentate mai jos.

Compania iRobot, comercializează gama Roomba de roboți-aspirator autonomi capabili să aspire autonom podelele, inclusiv sub și în jurul mobilei și de a-lungul pereților. Roomba poate detecta tipurile de podele și ajusta setările pentru cea mai eficientă curățare a suprafeței respective.

Compania iRobot, comercializează și gama Scooba de roboți autonomi proiectați pentru spălarea podelelor, care funcționează similar roboților Roomba

Unul dintre primele vehicule autonome a fost VaMp construită de echipa lui Ernst Dickmanns de la Universitatea Bundeswehr și Mercedes-Benz în 1990. Vehiculul poate parcurge distanțe lungi în trafic intens fără intervenția umană, și să recunoască obstacole în mișcare și să le evite automat. Este un Mercedes 500 SEL modificat pentru a primi comenzi de la calculator. Comenzile sunt elaborate considerând informațiile primite de la camerele video și nu folosește GPS.

Vehiculul autonom Sojourner, a fost folosit de NASA pentru a explora planeta Marte și este un vehicul proiectat să evite automat obstacolele. A fost urmat de vehiculele Spirit și Oportunity care foloseau același sistem de evitare a obstacolelor

În 2010 a fost lansat testul Vislab Intercontinental Autonomous Challenge,la care au participat 4 vehicule autonome, VIAC și care au străbatut distanța de 15000 km de la Parma, Italia, până la Shanghai, China, fără intervenția operatorului uman. Vehiculele au îndurat condiții foarte dificile: șosea, vreme, infrastructură, temperatură, trafic și chiar comportament periculos al participanților la trafic și ruta a fost necunoscută.

In anul 2014 Google prezinta modelul sau de masina autonoma fara volan si fara pedale iar 3 luni mai tarziu 4 state din SUA ofera suportul legal ca masinile fara sofer sa poata circula liber pe strazi si autostrazi.

În timp ce Google se mândrește cu autoturisme care pot funcționa fără șofer, inginerii Ford s-au gândit la o aplicație practică ce-i ajută pe șoferii începători fără a-i priva de plăcerea de a conduce.

Prototipul numit Fusion hybrid research vehicleîncorporează tehnologii experimentale menite să asiste conducerea autoturismului, complementând sisteme tradiționale ca ESP (electronic stability control) cu mijloace care ajută în mod activ la evitarea pericolelor de pe drum. Sistemul semi-automat de conducere a autovehiculului dezvoltat de Ford este unul dintre acestea, fiind capabil să preia temporar controlul asupra vehiculului în momente critice, acționând frâna sau volanul pentru evitarea coliziunilor cu alte autoturisme, sau obstacol de pe drum.

Potrivit inginerilor Ford, noua invenție poate ajuta la ocolirea vehiculelor staționate pe partea carosabilă, precum și a celor care se deplasează prea încet și prezintă risc iminent de coliziune.Odată declanșată, acțiunea de evitare se desfășoară fără intervenția șoferului, acesta fiind doar atenționat cu privire la situația apărută.

Pentru a-și îndeplini rolul, sistemul folosește o pereche de 3 radare, senzori cu ultrasunete și o cameră video pentru scanarea porțiunii de drum până la o distanță de 200 metri în fața autovehiculului. La detectarea unui pericol șoferul este mai întâi atenționat cu alertă sonoră, iar dacă nici o acțiune de evitare nu este luată în timp util sistemul intervine preluând controlul asupra autovehiculului.

Industria auto aduce in mod constant noi tehnologii, fie ca este vorba de siguranta, de divertisment sau utilitate. Unele dintre cele mai recente inovatii ar putea revolutiona nu doar industria de automobile, ci transportul in general.

Realitate augmentata (AR)

In viitor masinile ar putea avea in panoul de bord un display care va prezenta realitatea modificata de catre un calculator, precum un simulator.

Sistemul ne va ajuta sa luam decizii. De exemplu, pentru evitarea unui obstacol, pe display va aparea distanta si sageti sa ne ghideze sa il ocolim.

Airbaguri care ajuta la oprirea vehiculului

Mercedes vrea sa foloseasca airbaguri pentru a opri vehiculul. Pungile au un strat de frecare care ajuta la incetinire si pot dubla puterea de oprire a vehiculului. Sacii vor ridica masina cu 8 centimetri, fata de un autoturism normal care se lasa de fata.

Energie stocata in panourile caroseriei

Exxon Mobil prezice ca pana in 2040, jumatate dintre autovehiculele noi vor fi hibrizi.

In Europa, producatorii de masini testeaza stocarea energiei solare in panourile caroseriei.

Masini care comunica intre ele

Producatorii de automobile testeaza tehnologii care vor permite masinilor viitoare sa comunice intre ele si sa detecteze obiectele din jurul lor.

In intersectii exista cel mai mare risc de accident pentru ca se intalnesc mai multe masini, iar daca una dintre ele intra pe culoarea rosie riscul de accident creste considerabil. Sistemul care va permite masinilor sa comunice intre ele ne va avertiza cu privire la potentialul de coliziune sau chiar va frana automat pentru a evita accidentul.

Capitolul II

2. Acționări electrice cu motoare de curent continuu

Un Sistem de Acționare Electrică (SAE) reprezintă un ansamblu de elemente conectate în vederea atât a realizarii, cât si a comenzii si reglării conversiei electromecanice a energiei pentru un anumit proces tehnologic.

Elementele componente ale unui sistem de acționare electrică se pot grupa în două sisteme în funcție de rolul lor:

• sistemul de fortă (SF) – care asigură conversia electromecanică a energiei;

• sistemul de comandă si control (SCC) – care are rolul de a asigura comanda si controlul sistemului de actionare electrică.

Elementele componente sunt interconectate si au legaturi cu sistemele sau elementele exterioare, care pot fi grupate în:

• sistemul de conducere (SC) – reprezentat de unitatea centrului de comandă a procesului tehnologic, care impune sistemului de actionare electrică prin marimea de comandă , tipul si limitele de variație a marimii comandate; sistemul de actionare electrică trimite către sistemul de comandă informații prin intermediul mărimilor de semnalizare; (fig2.1)

Fig 2.1Sistemul de comandă

• mecanismul productiv (MP) – reprezentat de elementele mecanice care realizează procesul tehnologic; sistemul de actionare electrică este proiectat în vederea modificării corespunzatoare a mărimii comandate y a acestuia;

• sursa de energie electrică (SEE) – este reprezentată de rețeaua electrică de alimentare. Aceasta este caracterizată de marimea xe. Rețeaua poate fi de tensiune continuă sau rețea de tensiune alternativă de frecvență constantă;

• mediul exterior (ME) – poate influența functionarea sistemului de acționare electrică prin introducerea unor mărimi perturbatoare xp precum temperatura, umiditatea, radiațiile sau altele si care este influențat de către SAE prin intermediul mărimilor poluante yp, cum ar fii zgomotele, vibrațiile, degajarea de căldură, noxele si altele.

Acționarile electrice actuale oferă soluții deosebit de convenabile de control si reglare a diferitelor echipamente utilizate în industrie. Fiabilitatea ridicată si marea versatilitate a acestora, în special a celor bazate pe utilizarea dispozitivelor semiconductoare de putere performante si nu numai, au făcut ca numarul lor sa crească spectaculos. De fapt, creșterea si dezvoltarea domeniului acționarilor electrice a fost si este în continuare în strânsă legatură cu automatizările din industrie si cu realizarea unor circuite din ce în ce mai performante la un preț foarte competitiv. Acționarile electrice se pot face atât cu mașini de curent alternativ cât și de curent continuu.

Însușirile electromecanice ale mașinii de curent continuu se deosebesc de cele ale mașinilor de curent alternativ. În primul rând, mașinile de curent continuu au frecvența sursei de alimentare sau de restituire a energiei în rețea egală cu zero, indiferent că înfășurarea inclusului este străbătută de curent alternativ. Deci frecvența fiind nulă dă posibilitate de a regla viteza mașinii în limite largi. În al doilea rând mașina de curent continuu, spre deosebire de mașinile asincrone (de inducție), nu asimilează putere reactivă. Curentul de excitație la mașinile de curent continuu este de 10—20 ori mai mic decât la mașinile asincrone.

Mașina de curent continuu prin definiție se numește aceea la care curentul asimilat sau restituit în rețea este continuu, iar cel din înfășurarea indusului este alternativ sau continuu. Dacă curentul rețelei la care este conectată mașina este continuu, iar curentul ce străbate înfășurarea indusului este alternativ, atunci o astfel de mașină are colector sau comutator, care redresează curentul alternativ din înfășurarea indusului în curent continuu.

Dacă ambele circuite sunt parcurse de curenți continuu, atunci nu mai este necesar colectorul și o astfel de mașină se numește unipolară. Mașinile electrice unipolare au o utilizare limitată din cauza tensiunilor joase și curenților mari la care pot fi calculate. Unul din dezavantajele de bază al acestei mașini, constă în crearea unui contact fiabil dintre indus și perii prin care s-ar închide curenți considerabili.

În ultimii ani s-au făcut încercări pentru a înlocui colectorul electromecanic prin unul electric, însă încercările nu s-au bucurat de un succes evident. In consecință se mai poate spune că mașinile de curent continuu cu colector electromecanic la etapa actuală de dezvoltare a mașinilor electrice satisfac cerințele înaintate în acele ramuri ale industriei unde sînt utilizate.

Avantajele motoarelor de curent continuu în ce privește reglarea vitezei sunt indiscutabile în raport cu motoarele de curent alternativ, însușirile electromecanice ale motoarelor de curent continuu permit reglarea vitezei unghiulare în diapazoane largi, menținând la un nivel respectiv randamentul independent de metoda de reglare a vitezei utilizată.

Capitolul II

2.1 Elementele constitutive ale motorului de curent continuu

Mașina de curent continuu se compune din două părți principale:

– statorul sau partea fixă, care are rol de inductor;

– rotorul sau partea mobilă, care are rol de indus ce se rotește în interiorul statorului.

În figura 2.2 se prezintă schema de principiu a unei mașini de curent continuu. Statorul are următoarele elemente: Carcasa, jugul, polii principali și auxiliari, înfășurarea de excitație, înfășurarea auxiliară (de comutație), înfășurarea de compensație, scuturile, lagărele, colierul desusținere a periilor. Rotorul este format din miezul feromagnetic (realizat din tole) ce are prevăzute crestături în care este plasată înfășurarea indusului, colectorul, arborele, ventilatorul.

Fig 2.2 Schema de principiu a unui MCC

Deoarece câmpul realizat de inductor trebuie să fie constant în timp și în spațiu, bobina de excitație trebuie să fie alimentată în curent continuu. Carcasa se realizează din fontă sau oțel. Jugul statoric are rolul de închidere a liniilor de câmp magnetic și se realizează din inele laminate sudate (la mașinile mici), din oțel electrotehnic turnat (la mașinile mari) și din tole la mașinile de curent continuu cu funcționare specială. Polii mașinii de curent continuu sunt aparenți, principali și auxiliari. Polii principali se compun din corpul polului și talpa polară și se realizează din oțel masiv sau tole. Pe polii principali sunt dispuse bobinele de excitație. Polii auxiliari au secțiune constantă (nu au talpă polară) și se realizează din tole. La mașinile de putere mare există o înfășurare de compensație care este plasată în crestăturile practicate în talpa polară. Arborele rotorului se face din oțel. Înfășurarea indusului constă din bobine izolate între ele și față demiezul feromagnetic. Bobinele se cuplează galvanic la lamelele colectorului prin intermediul stegulețelor.Stegulețul face parte din lamela de colector.

Mașina de curent continuu, MCC, se construiește pentru o gamă largă de puteri (zeci de wati, pana la mii de kilowati),turații si tensiuni nominale (pana la 2000V). Mașina de curent continuu se utilizează în regim de generator (în istalațiile de producere a energiei electrice), motor (tracțiune electrică, mașini de ridicat si transportat, în acționări care necesită reglaj larg si continuu al vitezei) si frână.

Mașina de curent continuu se compune din două părți constructive de bază: statorul care reprezintă inductorul si rotorul care reprezintă indusul.

Mașinile de curent continuu pot fi:

Mașini heteropolare – sistemul inductor este format dintr-o susccesiune alternantă de poli nord si sud.

Mașini homopolare-funcționarea lor se bazează pe discul lui Faraday

Statorul este partea imobilă a mașinii, care are ca elemente constructive principale: carcasa(jugul statoric), polii de excitație si infășurarea concentrată respectiv de curent continuu, polii de comutație (auxiliari) și infășurarea concentrată corespunzătoare, scuturile (capacele) frontale cu lagăre cu rulmenți sau de alunecare, sistemul perii si portperii, cutia de borne.

Rotorul este partea mobilă a mașinii, constituit din câteva elemente constructive principale: miezul (pachetul) rotoric, care prezintă la periferie dinți, repartizați uniform, iar spre interior jugul rotoric fixat pe arbore, infășurarea rotorică distribuită uniform în crestături ale miezului rotoric, colectorul, ventilatorul.

Carcasa (jugul statoric) reprezintă partea imobilă în care se fixează polii de excitație și prin care mașina este fixată în fundație prin intermediul unei talpe de prindere si buloane. La mașinile de putere mai mare de câteva sute de wati, carcasa si jugul statoric (care servește drept drum de închidere al fluxului magnetic produs de polii de excitație) reprezintă una si aceeași piesă constructivă. Pentru a se oferi fluxului magnetic o reluctantă cât mai mică, carcasa se construiește din fontă si oțel turnat, uneori din tablă groasă si oțel sudată.

Polii de excitație (principali) se construiesc din tole de oțel electrotehnic de 1-2mm grosime, strânse pachet cu ajutorul unor buloane nituite. Polii se prind în carcasă prin buloane. Ei poartă bobinele de excitație străbătute de curentul de excitație. Bobinele de excitație se realizează dintr-un conductor rotund sau profilat de cupru. Conductorul este izolat pentru a nu se produce scurtcircuite între spirele bobinei. Bobinele polilor de excitație se leagă între ele în serie sau paralel si se alimentează prin bornele din cutia de borne.

Polii de comutație (auxiliari) sunt constituiți dintr-un miez de fier masiv sau din tole si au de regulă o forma paralelipipedică. Aceștia sunt situați în axa neutră a mașinii-mijlocul distanței dintre polii principali.

Miezul rotoric se construiește din tole de otel electrotehnic, de formă circulară cu dinți și crestături, de profil foarte variat. De obicei grosimea acestor tole este de 0,5-1mm. Tolele separate se izolează una de alta printr-un strat subțire de lac sau printr-un strat de oxid. Grosimea izolației este de 0,03-0,05mm. O astfel de construcție a miezului are ca scop reducerea curenților turbionari care se dezvoltă în miez la rotirea sa în câmpul magnetic. Curenții turbionari duc la pierderi de energie care se transformă în căldură. La miez masiv, aceste pierderi deși ar fi foarte mari ar duce la reducerea randamentului mașinii si la o încăălzire foarte ridicată.

Infăsurarea rotorică constă din secții,care se pregătesc pe șabloane șpeciale și se așează în crestăturile miezului. Înfășurarea se izolează de miez cu grijă și se consolidează în crestături, cele mai deseori cu ajutorul unor pene speciale de lemn sau alt material izolant. Sectiunile înfășurării rotorice se leagă la colector, care este un subansamblu caracteristic mașinii de curent continuu.

Colectorul are formă cilindrică, fiind construit din plăcuțe de cupru, denumite lamele, izolate una față de cealaltă printr-un strat de micanită si de asemenea izolate de piesele de strângere. La mașinile de putere mică, colectorul se realizează din lamele solidarizate și totodată izolate între ele cu ajutorul unui material rașinos sintetic. Colectorul se învârtește solidar cu rotorul mașinii.

Infășurarea de excitație se execută din conductor de cupru izolat, sub forma unor bobine concentrice montate pe miezul polilor principali. Bobinele de excitație se leagă în serie au in paralel, astefl încat sa se obțină un inductor heteropolar. Înfășurarea de excitație se alimentează în curent continuu.

Înfășurarea de compensare este dispusă în crestături închise practicate în talpa polilor principali, in zone situate spre întrefier. Această înfășurare se conectează în serie cu înfășurarea indusului și are rolul de a anihila sau diminua efectele fenomenului de reacție a indusului.

O schemă mai detaliată a motorului este prezentată în figura 2.3.

Fig 2.3 Schema detaliata a MCC

1 – carcasa; 2,3 – scuturi; 4 – pol principal; 5 – pol de comutație; 6 – miezul rotorului; 7 – bandaj; 8 – înfășurarea rotorului; 9 – ax; 10 – suport portperii; 12 – colector; 13 – capoc exterior;

14,15 – rulmenți; 16 – cutie de borne; 17 – bulon; 18 – bobina polului de comutație; 19 – bobina polului de excitație; 20 – inel de ridicare; 21 – ventilator; 22 – perie; 23 – colier port perie

II.2.2 Comanda motoarelor pas cu pas

Motorul pas cu pas este un traductor electromecanic care realizează transformarea unei secvențe de impulsuri electrice într-o mișcare mecanică de rotație a axului său. Mișcarea rotorului pas cu pas constă în deplasări unghiulare discrete, successive, de mărimi egale, care reprezintă pașii motorului. Numărul pașilor efectuați este egal cu numărul impulsurilor de comandă aplicate fazelor motorului. Deplasarea unghiulară totală, constituit dintr-un număr de pași egal cu numărul de impulsuri de comandă , determină poziția finală a rotorului, care este memorată până la aplicarea unui nou impuls de comandă.

Schema electrică de comanda a motorului pas cu pas echivalentă este prezentată în figura II.7.

Fig. II.7 – Schema electrică de comandă a motoarelor pas cu pas

În figura II.7 pătratele sunt utilizate pentru a reprezenta elementele de comutație(tranzistori, MOSFET-uri), o unuitate de control, care nu este reprezentată, furnizează semnalele de control pentru a închide sau a deschide elementele de comutație la intervale de timp prestabilite pentru a învarti motorul. În cele mai multe cazuri unitatea de control este reprezentată de un calculator sau un microcontroller, în cazul prezentei lucrări este utilizat un microcontroller ATMega 328.

Conversia impulsuri – deplasare, asociată cu memorarea poziției fac din motoarele pas cu pas un excelent element de execuție. Motorul pas cu pas are totodată proprietatea de a putea intra în sincronism față de impulsurile de comandă chiar din starea de repaos, acesta functionând fără alunecare iar frânarea se efectuează fără ieșirea din sincronism. Datorită acestui fapt se asigură porniri , opriri si reversări bruște fără pierderi de pași pe tot domeniul de lucru.

Viteza unui motor pas cu pas poate fi reglată în limite mari prin modificarea frecvenței impulsurilor de intrare. Astfel dacă pasul unghiular al motorului este 1.8, numarul de impulsuri necesare efectuării unei rotații complete este de 200. Motorul pas cu pas poate lucra și pentru frecvențe între 1.000 si 20.000 pași/secunda având pași unghiulari între 180 și 0.3.

Avantajele motoarelor pas cu pas:

Gama largă a frecvențelor de comandă;

Precizie de poziționare și rezoluție mare;

Permit porniri, opriri, reversări fără pierderi de pași;

Mențin poziția când sunt oprite;

Sunt compatibile cu comanda numerică;

Putem calcula numărul de rotații a rototului fără a mai avea nevoie de encodere;

Principalele dezavantaje sunt:

Unghi de pas de valoare fixă pentru un motor dat;

Viteza de rotație relativ scazută;

Cuplul la arbore de valoare redusă, comparativ cu alte tipuri de motoare electrice de același gabarit;

Randament energetic scăzut;

Din punct de vedere al construcției circuitului magnetic la motoarele pas cu pas distingem:

Motoare pas cu pas cu reluctanța variabilă;

Motoare pas cu pas cu magneți permanenți;

Motoare pas cu pas hibride;

Mărimi caracteristice ale motorului pas cu pas :

Unghiul de pas(): este unghiul cu care se deplasează rotorul la aplicarea unui impuls de comandă;

Frecvența maximă de start – stop in gol: este frecvența maximă a impulsurilor de comandă la care motorul poate porni, opri sau reversă fără pierderi de pași;

Cuplul limită de pornire: reprezintă cuplul rezistent maxim la arbore, cu care motorul pas cu pas poate porni la o frecvență și un moment de inerție date, fără pierderi de pași;

Viteza unghiulară (): poate fi calculată ca produs dintre unghiul de pas și frecvența de comandă;

Comanda motoarelor pas cu pas poate fi realizată în mai multe moduri :

Comanda în secvență simplă: în care este alimentată câte o singură fază statorică (Fig. II.8);

Fig. II.8 – Diagrama temporală a impulsurilor aplicate pe cele 4 înfăsurari ale motorului pas cu pas în secventa simplă

Comanda în secvență dublă: în care sunt alimentate simultan câte 2 faze (Fig. II.9);

Fig. II.9– Diagrama temporală a impulsurilor aplicate pe cele 4 înfăsurari ale motorului pas cu pas in secventa dublă

Comanda în secvență mixtă: presupune alimentarea succesivă a unei faze urmată de alimentare a două faze (Fig. II.10);

Fig. II.10– Diagrama temporală a impulsurilor aplicate pe cele 4 înfăsurari ale motorului pas cu pas in secventă mixtă

Comanda prin micropași;

Din alt punct de vedere, respectiv cel al menținerii/inversării sensului, sunt două moduri de comandă distincte:

Comanda unipolară: cu menținerea sensului curentului(Fig. II.11);

Fig. II.11 – Schema de comandă unipolară a motoarelor pas cu pas

În figura II.11 este prezentată comanda unipolară a unui motor pas cu pas în care sensul curentului este menținut de la Vcc la GND prin intermediul elementelor de comutație comandate cu ajutorul semnalelor de control date de microcontroller.

Comanda bipolară: cu alternarea sensului curentului (Fig. II.12);

Fig. II.12 – Schema de comandă bipolara a motoarelor pas cu pas

În cazul comenzii bipolare a motoarelor pas cu pas, pentru a inversa câmpul magnetic produs de înfășurarea motorului este nevoie de inversarea curentului prin înfășurare. Pentru aceasta vom folosi o punte H prezentată în figura II.12. Puntea H este formata din 4 elemente de comutație (A, B, C, D) care ne oferă 16 posibile moduri de operare din care cele care ne interesează sunt urmatoarele:

Modul înainte – elementele de comutație A și D închise;

Modul înapoi – elementele de comutație B și C închise;

Este important numărul de fire accesibil la ieșirea motorului, existând motoare cu 4,5,6 și 8 fire. Motorul folosit de mine ( Fig. II.13) are denumirea Nema 17…….. Acestaeste alimentat la o tensiune de , iar curentul nominal al motoarelor este de,7, pasul unghiular al motoarelor este de 0.9±0.5% (o rotație completă a rotorului= 200 pași), motorul are un cuplu de 48 la o frecvență de 5 pași / secundă și are 4 fire la ieșirea motorului, corespunzător celor 2 înfășurări de fază. Pentru comandă se folosește secvențierea dublă (doua faze alimentate simultan). Motoarele Nema17 au 4 bobine fiecare dintre ele având câte 2 fire la ieșirea motorului de aceiași culoare, astfel vom avea următoarele culori:

2 fire albastre, notate cu 1 și 5

2 fire rosii, notate cu 2 și 6

2 fire albe, notate cu 3 și 7

2 fire galbene notate cu 4 și 8

Fig. II.13 – Motor pas cu pas Nema17

Pentru acționarea unor motoare pas cu pas este necesară generarea unei secvențe de comandă pe patru biți care produc activarea succesivă a bobinelor motorului. Figura de mai jos (Fig. II.14) reprezintă schema bloc de comandă a unui motor pas cu pas. În cazul nostru Unitatea de comandă este reprezentată de microprocesorul ATMega 16 cu ajutorul căruia este comandată frecvența pașilor precum și sensul de rotație a motorului pas cu pas.

Fig. II.14– Schema bloc pentru comanda unui motor pas cu pas

Motorul folosit in lucrare Nema 17->DataSheet.

Stepper Wiring vezi bookmarks.

Capitolul III

Placa de dezvoltare Arduino Uno V3

Fig 3.1 Arduino Uno

Arduino UNO este o platformă de procesare open-source, bazată pe software si hardware flexibilă și simplu de folosit. Constă într-o platformă de mici dimensiuni (6.8 cm / 5.3 cm – în cea mai des întâlnită variantă) construită în jurul unui procesor de semnal și este capabilă de a prelua date din mediul înconjurator printr-o serie de senzori și de a efectua acțiuni asupra mediului prin intermediul luminilor, motoarelor, servomotoarelor, și alte tipuri de dispozitive mecanice. Procesorul este capabil sa ruleze cod scris într-un limbaj de programare care este foarte similar cu limbajul C++.

Ce este cu adevărat interesant este ecosistemul dezvoltat în jurul Arduino. Vorbim aici atât despre comunitatea care este foarte activă, cât și despre numărul impresionant de dispozitive create special pentru Arduino.

Căteva exemple de senzori disponibili – senzori de distanță (capabili să masoare de la câțiva centimetri până la 7-9 metri), senzori de sunet, senzori de câmp electromagnetic, senzori de fum, senzori de tip GPS, senzori de tip giroscopic, senzori de flux lichid (ca cei folosiți la pompele de benzină), senzori de temperatură, senzori de monoxid de carbon, senzori de lumină, senzori capabili să detecteze doar o anumită culoare, senzori de prezentă, senzori de umiditate, senzori de nivel pentru lichid, senzori capabili să masoare concentrația de alcool în aerul expirat. Pentru a efectua acțiuni asupra mediului înconjurător, există o largă varietate de motoare, servomotoare, motoare pas cu pas, led-uri, actuatoare. Ca și conectivitate, există disponibile componente capabile să conecteze Arduino la rețeaua Ethernet (“Ethernet Shield”), componente pentru rețea wireless, componente capabile să realizeze conectare pe rețeaua de date GSM / 3G, sau componente de tip XBEE utile pentru a realiza comunicații de tip personalizat. Platforma Arduino este disponibilă într-o serie de variante, fiecare cu diferite capabilitați și dimensiuni.

Caracteristici

Microcontroler:                                    ATmega328

Tensiune de lucru:                               5V

Tensiune de intrare (recomandat):     7-12V

Tensiune de intrare (limită):               6-20V

Pini digitali:                                         14 (6 PWM output)

Pini analogici:                                      6

Intensitate de iesire:                             40 mA

Intensitate de iesire pe 3.3V:              50 mA

Flash Memory:                                     32 KB (ATmega328)  0.5 KB pentru bootloader

SRAM:                                                 2 KB (ATmega328)

EEPROM:                                            1 KB (ATmega328)

Clock Speed:                                       16 MHz

3.2 Comunicarea și programarea

Arduino Uno este o placă bazată pe microcontrolerul ATmega328. (figura 3.2) Ea are 14 pini digitali de intrare / ieșire (din care 6 pot fi folosite ca ieșiri PWM), 6 intrări analogice, un rezonator 16 MHz, o conexiune USB, o mufă de alimentare, un antet ICSP, și un buton de resetare. Acesta conține tot ce este necesar pentru a sprijinii microcontrolerul. Pur și simplu se conecteaza la un computer cu un cablu USB sau de alimentare cu un adaptor AC-DC sau baterie pentru a începe.

Arduino Uno este diferit față de plăcile precedente, în sensul că nu folosește un chip driver FTDI USB-la-serial. În schimb, aceasta are încorporat microcontrolerul Atmega328 programat ca un convertor USB-la-serial. “UNO” înseamna “unu” în limba italiană și este numit pentru a marca viitoarea lansare Arduino 1.0 IDE. Uno si versiunea 1.0 vor fi versiunile standard pentru marca Arduino.

Arduino Uno poate fi alimentat prin intermediul conexiunii USB sau cu o sursă de alimentare externă. Sursa de alimentare este selectată automat. Alimentarea externă (non-USB) poate veni fie de la un adaptor AC-la-DC sau baterie. Adaptorul poate fi conectat printr-un conector de 2.1 mm cu centru-pozitiv. Conectare de la o baterie poate fi realizată legând la GND și V’in capetele de la conectorii de alimentare.

Placa de dezvoltare poate opera pe o sursă externă de 6-20 volți. Dacă este alimentată la mai puțin de 7V, există posibilitatea, ca pinul de 5V să furnizeze mai puțin de cinci volți și placa să devină instabilă. Dacă se alimentează cu mai mult de 12V, regulatorul de tensiune se poate supra-încălzi, acest lucru ducând la deteriorarea plăcii. Intervalul de tensiune recomandat de către producător este de 7-12 volți.

Descrierea pinilor

Pinii de tensiune și alimentare sunt dupa cum urmează:

– V’in. Tensiune de intrare pe placa de dezvoltare atunci când este utilizată o sursă de alimentare externă (spre deosebire de 5 volți de la conexiunea USB sau alte surse de energie stabilizată). Puteți introduce tensiuni de alimentare prin intermediul acestui pin, sau, în cazul în care tensiunea de alimentare se face prin intermediul conectorului de alimentare externă, o puteți accesa prin acest pin.

– 5V. Regulator de tensiune utilizat pentru alimentarea microcontrolerului si a altor componente de pe placă de dezvoltare. Aceasta poate fi alimentă fie de la VIN printr-un regulator de pe placa de dezvoltare, fie furnizat de către USB sau de o alta sursă de tensiune de 5V.

– 3V3. O alimentare de 3.3 volți generat de către regulatorul de tensiune de pe placă. Curentul maxim ce îl furnizează este de 50 mA.

– GND. Pini de împământare.

– IOREF.Acest pini de pe placa Arduino furnizează tensiune de referință cu care operează microcontrolerul. Un scut configurat corect poate citi tensiunea de pini IOREF și selectează sursa de alimentare corespunzătoare sau permite traducători de tensiune pe ieșirile lui pentru a lucra cu 5V sau 3.3V.

– Serial: 0 (RX) și 1 (TX). Folosit pentru a primi (RX) și transmite (TX) date seriale TTL.

– Întreruperile externe: 2 și 3. Acesti pini pot fi configurați pentru a declanșa o întrerupere la o valoare mică, un front crescător sau descrescător, sau o schimbare în valoare.

-PWM: 3, 5, 6, 9, 10, și 11. Furnizarea de ieșire PWM de 8 biți.

-SPI: 10 (SS), 11 (Mosi), 12 (MISO), 13 (SCK). Acesti pini servesc ca suport de comunicare SPI folosind biblioteca SPI.

-LED-uri: 13. Pe pinul 13 este un led

-Reset. Folosit pentru a reseta microcontrolerul.

3.4 Schema electrică a plăcii de dezvoltare Arduino Uno.

Fig 3.2 Schema electrică a plăcii Arduino Uno

3.5 Microcontrollerul ATmega

Fig. 3.3 Microcontrollerul ATmega

ATmega este un microcontroller CMOS low-power pe 8 biti, bazat pe arhitectura AVR RISC. Prin executarea unor instructiuni puternice intr-un singur moment de tact, ATmega ajunge la performanta de 1 MIPS per MHz permițându-i designerului de sistem să optimizeze consumul de putere.

Caracteristici tehnice:

Operații complet statice

Arhitectura RISC avansată

Programe si memorii de date nonvolatile

Flash incorporabil de 8 biti

Numărător în timp real cu oscilator separat

Trei canale PWM

Interfață serială

Comparator analogic pe cip

512 biti EEPROM

1kbit SRAM intern

130 instructiuni – executare într-un singur ciclu de ceas

ATmga este dotat cu un set complet de programe și instrucțiuni ce includ compilatoare C, macro-asamblatoare și simulatoare de programe, emulatoare de circuite și kituri de evaluare.

[2]Castleman, K. R.: Digital Image Processing, Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1996

Capitolul IV

Tehnici de viziune artificială aplicate în

conducerea automată a autovehiculelor

//Viziunea artificiala este un domeniu/disciplina care foloseste metode statistice care infereaza date/informatie din imagini cu ajutorul metodelor matematice/geometrice, fizicii, si a teoriei invatarii automate (machine learning).Aceasta se bazeaza pe cunoasterea profunda a modelului camerei si al procesului de formare al imaginii pentru a obtine inferente simple de la valorile pixelilor individuali pana la combinarea informatiei de la imagini multiple pentru a obtine un tot unitar coherent sip pe impunerea anumitor ordonari asupra unor grupe de pixeli pentru ai separa intre ei sau pentru a infera informatia de forma si a recunoaste obiecte pe baza trasaturilor geometrice.

Prelucrarea de imagini este un domeniu care îsi pastreaza dinamismul în ciuda trecerii anilor. Dezvoltarile tehnologice au facilitat accesul unui numar tot mai mare de oameni la aceasta ramura fascinanta a imagisticii computerizate.Sursa de provenienta a imaginilor poate fi un dispozitiv de achizitie (camera video, scanner, captor radar), dar poate fi la fel de bine si o ecuatie matematica, un ansamblu de date statistice etc.

Exista doua motive principale pentru care se apeleaza la procesarea imaginilor:

– îmbunatatirea calitatii unei imagini având drept scop o mai buna vizualizare pentru un operator uman. Aceasta poate însemna: reducerea zgomotului si a altor defecte care pot fi prezente în imagine (datorate, de exemplu, dispozitivului de achizitie), evidentierea unor zone de interes prin modificare a luminozitatii, a contrastului, accentuarea muchiilor etc.;

– extragerea de informatii dintr-o imagine, informatii care pot reprezenta intrarea pentru un sistem automat de recunoastere si clasificare. Aceste informatii pot fi: diferite distante si relatii dintre obiectele prezente în imagine, momente statistice, parametri geometrici (arie, perimetru, circularitate), coeficienti Fourier etc.

Exemple clasice de aplicatii pentru procesarea imaginilor (si recunoasterea formelor) includ: recunoasterea caracterelor, recunoasterea amprentelor, prelucrarea imaginilor medicale, a imaginilor satelit etc.//

Camerele (de fotografiat) sunt aparate folosite pentru a captura imagini, precum fotografii statice sau mai multe secvențe de fotografii. Termenul de camera de fotografiat a evoluat din camera obscura, latinescul pentru camera obscură, care era un mecanism primitiv pentru proiectat imagini, in care o întreagă cameră funcționa ca un sistem de imagini în timp real in care se creaa imagine răsturnată a scenei exterioare.(fig x)

Fig.1 Camera obscura

Mai apoi prin adaugarea unei lentile s-a permis captarea mai bună a luminii iar prin folosirea oglinzilor s-a observant ca se poate directiona imaginea spre un alt perete, pentru o ușurintă mai mare a procesului de desenare.

// O cameră poate funcționa cu lumina spectrului vizibil(fig x) sau cu alte părți ale spectrului electromagnetic. In general ea constă într-un fel de cavitate , cu o deschizătură numită apertură la un capăt pentru a lăsa lumina să intre, și o suprafață de inregistrat sau vizualizat pentru a captura lumina la celălalt capăt. Cele mai multe camere au o lentilă poziționată în partea din față a aparatului pentru a colecta lumina din exterior și pentru a focaliza imaginea, sau o parte a imaginii, pe suprafața de înregistrare. Diametrul aperturii este de obicei controlat de mecanismul diafragmei (obturatorului), dar unele aparate au o apertură fixă.

Fig.23 Spectru electromagnetic—modifica si la explicatii.

Camerele modern(fig 7) din ziua de astazi folosesc un sistem optic complex, pentru eliminarea aberatiilor (cromatice, de sfericitate, etc) si diferite tipuri de senzori electronici pentru captarea imaginii.

O cameră bazată pe principiul SLR (Single Lens Reflex) folosește o oglindă pentru a proiecta imaginea ce urmează a fi captată in viewfinder. Secțiunea arată cum lumina care pătrunde prin ansamblul de lentile (1), este reflectată în pentaprismă de oglinda reflex (care trebuie să fie la un unghi de exact 45º) (2)și este proiectată pe ecranul de focalizare (5). Prin intermediul unei lentile condesator și reflecțiilor interne în pentaprismă (7) imaginea este proiectată, focalizată sau nu, în vizor (8). Focalizarea se efectuează de regulă automat apăsând pe jumătate declanșatorul sau un buton auto-focus special. Când imaginea este fotografiată, oglinda se mișcă in direcția săgeții, obturatorul perdea (3) se deschide, și imaginea este proiectată și capturată pe sensor (4), acțiune după care obturatorul se inchide, oglinda revine la unghiul critic de 45º și diafragma se deschide în timp ce mecanismul retensionează obturatorul pentru efectuarea unei noi fotografii.

Fig 7 Secțiune longitudinală a unui sistem SLR

1 – sistem de 4 lentile

2 – oglindă reflex

3 – obturator perdea

4 – sensor

5 – ecran de focalizare

6 – lentilă condesator

7 – pentaprismă

8 – vizor

Principiul de funcționare al unei camere moderne îl reprezintă transformarea luminii reflectate de către scena captata în semnal electric.Procesul de transformare a luminii reflectate de catre scena in semnal electriceste posibil datorită senzorului de imagine. Un senzor de imagine este un circuit integrat specializat care are rolul de a transforma radiația luminoasă incidentă în semnal electric. Acest semnal este prelucrat în continuare de circuite dedicate de procesare digitală a semnalului (DSP). Până de curând, circuitele de procesare a semnalelor erau circuite analogice, dar odată cu dezvoltarea circuitelor specializate de procesare a semnalelor, majoritatea camerelor de astăzi folosesc cipuri specializate – DSP – care oferă facilități și opțiuni ce permit o mai ușoară instalare, reglare și cu atingerea unei calități a imaginii mult mai bună decât precedenta generație de camere analogice. [IPSS] Senzorul de imagine este format dintr-o matrice de elemente fotosensibile numite elemente de imagine sau pixeli. Pixelul este elementul de bază al imaginii. Un element de imagine transformă lumina incidentă pe el într-o sarcină electrică. Sarcina acumulată este direct proporțională cu cantitatea de lumină care cade pe elementul de imagine. Sarcina este amplificată și transformată într-un semnal electric care este digitizat și stocat într-o zonă de memorie tampon (buffer – de exemplu o memorie RAM). [ERHF]

Dupa natura lor, imaginile pot fi clasificate ca imagini abstracte, imagini non-vizibile ¸si imagini vizibile [2]. Imaginile abstracte sau modelele sunt de fapt functii [matematice], continue sau discrete, de doua variabile. Imaginile non-vizibile, care, evident, nu pot fi percepute în mod direct de ochiul uman, sunt de fapt achizitii ale unor câmpuri bidimensionale de parametri fizici (presiune, temperatura, presiune, densitate, …). Imaginile ce pot fi percepute în mod direct de catre ochiul uman (deci imaginile vizibile) sunt la rândul lor imagini optice, generate ca distributii de intensitate luminoasa (asa ca hologramele, imaginile de interferenta ¸ si difractie) sau imagini propriu-zise (de luminanta – în sensul curent al termenului, ce se refera la fotografii, desene, picturi, schite, scheme ¸si altele din aceeasi categorie). O alta împartire a imaginilor scalare se poate face dupa semni ficatia ce se da valorii numerice a pixelilor. Vom distinge astfel imagini de intensitate¸si imagini indexate. O imagine de intensitate este o imagine în care valoarea fiecarui pixel este o masura directa a intensitatii luminoase sau a marimii fizice preluate de senzor, ca de exemplu în imaginile cu nivele de gri. Pixelii unei imagini de intensitate pot avea orice fel de valori: reale sau naturale (depinzând daca imaginea este sau nu cuantizata ). O imagine indexata este acea imagine în care valoarea fiecaruipixel este un indice prin care se regaseste informatia de culoare asociata pixelului respectiv. Deci, pentru afisarea sau reprezentarea unei imagini indexate este necesara o informatie suplimentara, de asociere între indici si culori. Aceasta asociere se face prin intermediul tabelei de culoare. Tabela de culoare este o matrice în care fiecare linie contine descrierea unei culori (deci cele trei componente ce definesc culoarea – în mod tipic intensitatile relative de rosu, verde si albastru ce compun culoarea data printr-un amestec aditiv). Deci tabela de culoare are trei coloane; numarul de linii al tabelei de culoare este egal cu numarul de culori din imaginea reprezentata si este în mod tipic o putere a lui doi (16, 256, …). Indicele (valoarea pixelului) va fi numarul de ordine al liniei din tabela de culoare pe care se gaseste descrierea culorii. Este evident ca valorile pixelilor unei imagini indexate nu pot fi decât numere naturale (deoarece sunt indici într-o matrice).

–––reasezare–-// La început, imaginile sunt semnale, dar nu functii temporale, ci functii definite pe un domeniu spatial. Orice imagine este o structura bidimensional a (tablou, matrice) de date. Un element al imagini se numeste pixel (cuvânt preluat din engleza, unde provine de la picture element). Aceste date pot fi numere naturale, reale sau complexe, reprezentate însa pe un numar finit de biti. Dupa tipul datelor din acesta structura bidimensional a, imaginile prelucrate pot fi împartite în mai multe categorii:

• imagini scalare, în care fiecare componenta este un scalar (un unic numar); ca exemple de astfel de imagini se pot da imaginile monocrome (în care punctele au doar doua valori posibile, ce corespund unui continut binar al imaginii, în general alb-negru) ¸si imaginile cu nivele de gri (de tipul imaginii de luminan¸ta de pe ecranele televizoarelor alb-negru).

• imagini vectoriale, în care fiecare componenta este un vector de numere; cazul particular cel mai de interes este acela al imaginilor color, în care vectorul are trei elemente (ce corespund celor trei constituente de baza ale oricarei culori); în general, pentru imaginile multicomponenta, vectorul asociat fiecarui punct din imagine are mai multe elemente (caz ce corespunde imaginilor preluate în mai multe benzi de frecventa, asa cum sunt imaginile de teledetectie ale satelitilor, imaginile de termodetectie în benzile de infrarosu,…).

// Sfera de aplicabilitate a tehnicilor de prelucrarea si analiza imaginilor este deosebit de larga; practic, în orice domeniu de activitate se pot gasi numeroase aplicatii.//>

Detectie obiecte si drum in scenarii de trafic (objects detection and road modeling in automotive scenarios) poza object detection

Fig 7 Sectiune transversala obiectiv Leica

În construcția camerele de vederi actuale sunt utilizate două tipuri de senzori de imagine: CCD (Charged Coupled Device) și CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor).

Senzori CCD

Un senzor CCD este un circuit integrat ce conține, de regulă, o matrice de condensatoare fotosensibile cuplate între ele. Condensatoarele se pot influența între ele, putându-se transfera o parte din sarcină și condensatoarelor vecine.Acești senzori mai sunt cunoscuți și sub denumirea de Color-Capture Device (echipament de captură a culorii).

Figura 1.5

Senzor CCD Senzorii CCD sunt capabili să memoreze, sub formă de sarcini electrice, o imagine din mediul înconjurător, mai precis – nivele de intensitate luminoasă. Sarcinile sunt convertite în semnale electrice care sunt digitizate și normalizate la valori cuprinse într-un interval prestabilit. Tendința actuală este de a înlocui condensatoarele din senzorii CCD cu fotodiode. Acest tip de senzori se folosesc în faxuri, copiatoare, scanere, cititoare de coduri de bare, la camere digitale etc.Senzorii CCD captează 70% din razele incidente (filmul clasic capta doar 2%), de aceea au fost foarte repede adoptați de observatoarele astronomice. În plus, acest tip de senzori răspund și la spectrul infraroșu, lucru foarte util în realizarea sistemelor de vedere nocturnă. Înregistrând numai nivele de intensitate a luminii, senzorii CCD nu disting între culori, astfel că imaginile obținute de acestea sunt în tonalități de gri (grayscale). Pentru ca senzorul CCD să ofere imagini color este utilizată, de obicei, o mască Bayer peste acesta. Masca Bayer realizează o filtrare a culorilor pe cele trei componente: roșu (R), verde (G) și albastru (B) – imaginea obținută va utiliza modelul de culoare RGBG. Astfel, grupuri de 4 senzori individuali sunt mascați: unul pentru roșu, unul pentru albastru și doi pentru verde (ochiul uman este mai sensibil la culoarea verde), așa cum arată figura de mai jos. Această filtrare duce însă la pierderea a două treimi din datele despre culoare (fiecare punct al senzorului va înregistra nivelul unei singure culori). Aceste date sunt aproximate prin diferiți algoritmi, de exemplu prin interpolare

Senzori CMOS Un senzor cu pixeli activi (APS) este un senzor de imagine constând dintr-un circuit integrat ce conține o matrice de fotodetectori, fiecare legat la un circuit electronic cu tranzistori, așa cum se arată în Figura 1.14. Acești senzori de imagine sunt produși în tehnologie CMOS (de aici și denumirea de senzori CMOS), fiind o alternativă mai ieftină la senzorii CCD. Fotodetecorii sunt, de regulă, fotodiode; lumina incidentă pe suprafața sensibilă a fotodiodei determină acumularea unei

sarcini electrice pe capacitanța parazită a acesteia. Cantitatea de sarcină este proporțională cu intensitatea luminii incidente. Sarcina determină apariția unei tensiuni electrice pe fotodiodă. Tranzistorul Mrst funcționează ca un buton de reset al echipamentului. Când acest tranzistor conduce, fotodioda este conectată direct la sursa de energie, Vrst, anulând sarcina acumulată până în acel moment. Un al doilea tranzistor, Msf, acționează ca o zonă tampon (buffer), mai precis ca un repetor de tensiune, care permite citirea tensiunii pixelului, fără pierderea sarcinii stocate de acesta. De regulă, sursa de tensiune, VDD, este aceeași cu a tranzistorului de reset.

Senzorii APS rezolvă problema vitezei și a scalabilității, probleme inerente în cazul senzorilor pasivi, cum ar fi senzorii CCD.Printre avantajele senzorilor APS merită menționate consumul redus și costurile de producție reduse. Spre deosebire de senzorii CCD, senzorii APS pot combina, în același circuit integrat, atât funcțiile de achiziție de imagine cât și cele de procesare. Totuși, senzorii APS mai suferă încă din cauza zgomotului parazit și a timpilor mai mari de răspuns față de senzorii CCD. [WIK3] O cameră cu senzor CMOS consumă, tipic, de 100 de ori mai puțină energie electrică decât una pe tehnologie CCD. În timp ce o camera cu CCD are nevoie de 2-5 W, una cu CMOS consumă numai 20-50 mW.

Pentru cei mai mulți începători în fotografie, termeni precum deschiderea diafragmei,shutter speed, F stop, ISO etc. nu sunt foarte clari. Totuși înțelegerea parametrilor care controlează expunerea în fotografie nu este dificilă. Expunerea se referă la cantitatea de lumină colectata de mediul de înregistrare (film, senzor digital) în timpul realizării unei fotografii.Fiecărui cadru îi corespunde o anumită expunere pentru realizarea unei imagini corecte.

Figura 11. Diagrama cu valori descrescătoare ale

aperturii (valori crescătoare ale numărului f)

Dacă fotografia este expusă prea mult, (cantitatea de lumină înregistrată este mai mare

decât ar fi necesar) imaginea va fi prea luminoasă, cu zone complet albe, fără detalii (sau

supraexpusa). Invers, dacă fotografia este expusă prea puțin, (cantitatea de lumină înregistrată

este mai mică decât ar fi necesar), imaginea va fi întunecată (sau subexpusa). În general,

aceste erori pot fi corectate cu un soft de prelucrare imagini (Levels în Adobe Photoshop).

Principalii parametri care controlează expunerea sunt deschiderea diafragmei, viteza de

declanșare (shutter speed) și ISO (sensibilitatea).

Deschiderea diafragmei

Se referă la diametrul deschiderii (apertura) prin care lumina intra în camera de

fotografiat. Deschiderea diafragmei se măsoară în așa numitul număr f și este acel parametrul

notat cu F la majoritatea camerelor foto. O deschidere mică înseamnă mai puțină lumină care

intră în camera foto dar în același timp rezulta și într-o profunzime de câmp mai mare.

Profunzimea de câmp se referă la proporția dintr-o scenă care apare clar (sharp) în fotografie.

Invers, o apertură mare, lasă să treacă mai multă lumină, iar profunzimea de câmp este mică.

Numărul f, care specifică deschiderea diafragmei, este o fracție între distanta focala și

diametrul efectiv al deschiderii. De obicei, un obiectiv are valori fixe la care poate fi setată

apertura, de exemplu: f/2, f/4, f/8 etc. (figura 11). De reținut că există o relație inversă între

numărul f și diametrul deschiderii, astfel o valoare f mică înseamnă o deschidere mai mare a

diafragmei, deci mai multă lumină care ajunge la senzor/film. În plus, fiecare treaptă de

deschidere (în ordine crescătoare), reprezintă o creștere de două ori a cantității de lumină.

Astfel, o apertură f/2,8 înseamnă o deschidere mai mare decât f/4 prin care trece de două ori

mai multă lumină.

Practic, apertura poate fi manipulată în două scopuri: creșterea/scăderea cantității de

lumină și mărirea/micșorarea profunzimii de câmp. Evident, cele două scopuri nu pot fi

separate ci se influențează unul pe celălalt prin faptul că modificarea aperturii alterează întrun

fel sau în altul atât luminozitatea cât și profunzimea de câmp. În cazul în care este nevoie

de mai mult lumină, se alege o deschidere mare a diafragmei (exemplu f/2,8) ceea ce

echivalează cu o profunzime de câmp foarte mică. Profunzimea de câmp variază însă și în

funcție de alți factori: distanta focala, distanța până la subiect, etc. In acest caz

trebuie verificat dacă subiectul este în focus, deoarece deschideri mari ale diafragmei pot reduce zona

clară la doar câțiva centimetri. Invers, pentru a micșora cantitatea de lumină din fotografie,

se seteaza o deschidere mică a diafragmei (un număr f mare). De obicei, nu se utilizează valori

foarte mari, precum f/16, f/22 etc. deoarece apare fenomenul de difracție care poate altera

calitatea imaginilor capturate. La aperturi mici profunzimea de câmp va fi mai mare ceea ce

poate fi un dezavantaj în cazul în care dorești să izolezi subiectul de fundal (de exemplu

pentru un portret în care fata personajului este în focus iar fundalul este blurat – vezi foto 1).

Tablel distante focale diferite valori

Viteza de declanșare

Viteza de declanșare (shutter speed) reprezintă timpul cât este deschisă diafragma

permițând trecerea luminii. Viteza este descrisă în fotografie că fracțiuni de secundă, de

exemplu 1/100 înseamnă un timp de expunere egal cu a o șuta parte dintr-o secundă sau o

sutime de secundă. Cu cât este mai mare numitorul (cifră de sub fracție) cu atât viteza este

mai mare. În mod obișnuit, viteza de declasare a unei camere foto poate fi cuprinsă între

câteva secunde și 1/4000 secunde. Cu cât viteza este mai mare, cu atât timpul pe care lumină

îl are la dispoziție pentru a stimula mediul fotografic este mai scurt, deci cantitatea de lumină

înregistrată este mai mică. Cantitatea de lumină captată se dublează cu fiecare treaptă de

viteză de declanșare: 1/500, 1/250, 1/125, 1/60, 1/30, 1/15, 1/8 etc.

Iso 100 Iso 200 Iso 400

Figura 12.Diferite grade de zgomot de imagine

Tehnic, acest parametru poate fi utilizat în fotografie fie pentru a corecta expunerea în sensul creșterii/scăderii cantității de lumină captate, fie pentru a capta mișcări rapide, pentru a „îngheța”

acțiunea și a minimiza riscul de obținere a unor imagini mișcate. Pentru a crește cantitatea de lumină ce pătrunde prin diafragmă, atunci când este necesar, se utilizează un timp mai lung de expunere.In general viteza declanșatorului trebuie ținută în jurulvalorii de 1/60 deoarece la viteze mai mici crește riscul de a obține imagini blurate, din cauzamișcării aparatului foto. Ca regulă de bază, pentru a evita obținerea imaginilor mișcate, timpulde expunere trebuie să fie cel puțin egal cu inversul distanței focale. De exemplu, la o distanță focala de 200mm, viteza de declanșare ar trebui să fie cel puțin egală cu 1/200. Totuși, se poate folosi un timp de expunere mai lung atunci când se dorește obținerea unui efect de mișcare, de blur, în scopuri artistice, așa cum este cazul cu foto 2, unde s-a folosit un timp de expunere de 1/8 secunde.

Cel mai important lucru de reținut este faptul că cei doi parametrii discutați, deschiderea

diafragmei și viteza de declanșare, au o relație de reciprocitate și se influențează unul pe

celălalt. De exemplu, dacă deschizi diafragma cu 1 stop (eg. de la f/11 la f/8) pentru a crește

cantitate de lumină captată, dar în același timp crești viteza de la 1/125 la 1/250, vei obține

exact aceeași expunere. Singura deosebire constă în capacitatea de a „îngheța” mișcarea mai

bine datorită unei viteze de declanșare mai rapide.

Sensibilitatea (ISO)

ISO sau AȘA, măsoară sensibilitatea la lumină a unui mediu fotografic, fie el film sau

senzor digital. O valoare ISO mică se traduce printr-o sensibilitate mică, deci este nevoie de

mai multă lumină pentru a expune corect o fotografie. Astfel, în condiții de luminozitate

slabă, cum ar fi spații închise, concerte, seara etc., se recomandă unei valori ISO mari pentru a

asigura un timp de expunere rezonabil. Din păcate problema nu este atât de simplă… Există un

dezavantaj al folosirii unui ISO mare, apariția zgomotului de imagine (figura 2). Zgomotul

reprezintă granulații de diferite culori ce apar la sensibilități ISO mari sau în cazul expunerilor

lungi. Zgomotul de imagine poate distruge o fotografie și din acest motiv trebuie utilizate cu

atenție setări ISO mari. Nivelul de zgomot dintr-o fotografie depinde mai mulți factori:

valoarea ISO, timpul de expunere, tipul de senzor la camerele digitale, corectitudinea

expunerii, etc.

Acești parametrii care controlează expunerea nu trebuie priviți

individual. Modificarea unui dintre ei necesita de cele mai multe ori și modificarea celorlalți

doi. Nu există reguli general valabile în acest sens, singura soluție pentru a înțelege rolul

fiecărui parametru în controlul expunerii este practică.

Focalizarea

O fotografie poate avea o compozitie excelenta, poate fi expusa correct,un balans de alb impecabil, dar totul poate fi inutil daca nu este bine focalzizata.Daca balansul de alb si expunerea se pot ajusta pana la nivelul dorit, focalizarea (cunoscuta si cu denumirea de punerea la punct) este singurul parametru ce nu poate fi corectat in post-procesare.Chiar si cea mai mica eroare in focalizare poate transforma o fotografie foarte buna intr-una mediocre.Focalizarea automata a evoluat considerabil de-a lungul timpului, de la un proces lent si greoi la unul aproape instant si cu o precizie incredibila.

În ciuda unei operatii aparent simple teoretic, focalizarea intr-un anumit punctfolosind mecanismele interne ale aparatuluieste in realitate un process complex.

Tipuri de focalizare automata

In prezent, focalizarea automata se imparte in trei mari categorii: cu detectie de faza, cu detectie a contrastului si hibride. Ca o regula de baza, aparatele cu obiective interschimbabile folosesc sistemul cu detectie de faza, iar cele compacte obtin punerea la punct cu detectia de contrast.

Exista bineinteles si cateva mentiuni. Aparatele DSLR cu functie de vizualizare in timp real si inregistrare video se folosesc de ambele sisteme astfel: in mod normal, aparatul obtine focalizarea automata prin detectia de faza, iar atunci cand este selectat modul Trepied (care implica folosirea vizualizarii in timp real), se foloseste detectia contrastului.

Detectia de faza implica folosirea unui element separator in modulul de AF care produce doua imagini ale subiectului fotografiat pe senzorul AF dedicat. Sistemul masoara apoi diferenta dintre cele doua imagini cu un senzor de linie si detecteaza gradul de defocalizare. Atunci cand planul focal se afla in fata subiectului fotografiat, distanta dintre cele doua imagini va fi mai mica decat valoare optima. In cazul in care planul focal se afla in spatele subiectului, distanta dintre cele doua imagini va fi mai mare decat valoare optima.

In urma rezultatelor obtinute, sistemul de focalizare automata calculeaza instant cat si in ce directie trebuie sa deplaseze grupul de elemente ale obiectivului pentru ca imaginea sa fie corect focalizata.Desi in scris toata aceasta operatie pare sa dureze o vesnicie, in realitate, totul se intampla extrem de repede.

Pe de alta parte, focalizarea automata folosita de catre aparatele compacte se bazeaza pe un mecanism denumit detectie de contrast. Avand la baza principiul care spune ca focalizat inseamna cel mai mare contrast, sistemul analizeaza imaginea obtinuta de catre senzor si deplaseaza elementele blocului optic pana cand este atins acest contrast. Din cauza ca sistemul nu stie inainte de a deplasa elementele obiectivului daca planul focal este in fata sau in spatele subiectului, el calculeaza valoarea contrastului in paralel cu miscare blocului optic si determina punctul focal analizand aceste schimbari.

Avantajul sistemul cu detectie de contrast este ca senzorul de imagine este folosit si ca modul AF, dar dezavantajul este ca viteza este considerabil mai mica decat in cazul celui cu detectie de faza.

In modul detectie de contrast oglinda este ridicata sus astfel in cat doar senzorul aparatului poate face punerea la punct.

Pentru a incepe focalizarea, obiectivul se misca in timp ce sistemul verifica contrastul imaginii. Daca nivelul contrastului se ridica, focalizare este in directia corecta ; daca nu, este inversat pentru a cauta partea imaginii cu contrast ridicat . Aceasta metoda este ezitabila si supusa erorii.

Cea mai recenta modalitate de obtinere a focalizarii este data de focalizarea hibrida.

Focusul este obtinut prin combinarea a 2 sau a mai multe metode cum ar fi metode active si pasive sau prin detectia de faza si masurarea contrastului sau folosind un senzor ultrasonic/infrarosu.Bazata pe functia de “time reflection”-(calculeaza timpul pe care un impuls il parcurge pana la obiect si inapoi) aceasta tehnica este ideala in cazul in care luminozitatea este scazuta sau in cazul suprafetelor fara contrast.Totusi folosirea unui senzor infrarosu are si neajunsul ca poate fi pacalit usor de obiectele care nu reflecta lumina cum ar fi de exemplu geamurile, deci acuratetea acestuia este restrictionata de un numar limitat de pasi.Aceasta problema insa, nu exista in cazut detectiei de faza care poate “vedea ” prin geamuri si este foarte exacta si care combinata cu metoda senzorului ultrasonic/infrarosu resuseste sa focalizeze in 99 % din cazuri.

O formă nouă sistem hibrid este reprezentata de detectare pasiva de fază si un contrast pasiv de autofocalizare, uneori asistata de metode active deoarece ambele metode au nevoie de un contrast cat de cat vizibil sa poata lucra.Precizia detectiei de faza depinde insa si de obiectivul pe care il avem montat pe camera foto , in special de modul in care acesta poate opera in conditii de luminozitate scazuta.Pentru acest lucru se recomanda folosirea de obiective cu o apertura de 2.8 sau mai mare.

Robustetea si flexibilitatea autofocusului este influentata pe langa luminozitatea obiectivului folosit de pozitiile si de tipul punctelor de focalizare de care dispune aparatul DSL.Camerele profesionoste au cel putin 45 de puncte de autofocus in timp ce camerele uzuale pot avea doar cateva puncte sau chiar unul,central.

Fig 13 .Puncte autofocus pentru aperture de 2.8 pentru modelul Canon 1D MkII

Dupa cum se observa din imaginea alaturata pe langa numarul impresionant de puncte de autofocus ,7 puncte de autofocus sunt de tip “cruce” ceea ce inseamna ca aceastea sunt mai sensibile si o acuratete mai mare decat celelalte puncte.Totusi daca folosim un obiectiv mai putin luminos, cu o apertura mai mare de 2.8, doar punctual central de autofocus ramane de tip “cruce”.Senzorii de tip cruce pot face detectia de contrast pe 2 dimensiuni in comparative cu senzorii de tip linie care folosesc doar o singura dimensiune pentru detectie.

Chiar daca nu folosesc sistemul hybrid de focalizare, majoritatea camerelor foto au incorporata o sursa de lumina infrarosie care asista senzorul in realizarea autofocusului, iar pe modelele mai noi s-a introdus o sursa laser care foloseste in acelasi scop.

In ziua de astazi Dslr-urile cunosc o evolutie spectaculoasa in domeniul performantelor si devin din ce in ce mai accesibile ca pret inclusiv pentru targetul amator.La inceputul anului 2015, Nikon a prezentat un model de aparat mirrorless de 28 de megapixeli care utilizeaza detectie de faza capabil sa realizeze 10 fotografii pe secunda si cu 154 de puncte de autofocus toate de tip cruce.Incepand cu anul 2009, Canon a introdus obiective capabile sa transmita body-ului pe langa informatii pretioase legate de distanta focala si diafragma sau punctul in care subiectul a fost in focus si distanta la care un obiect focalizat se afla de camera de fotografiat.Pentru ca aceasta distanta sa fie cat mai exacta se recomanda totusi sa fie folosite obiective cat mai luminoase –> vezi distanta hyperfocala cu tabel.Aceste informatii se pot afla din fisierul exif al pozelor .

Fig 13. Distanta la care obiectul se afla in focus pentru o diafragma de f/8.0

//Pe langa metodele prezentate mai sus de focalizare, functia de autofocus poate fi imbunatatita foarte mult daca se seteaza aparatul sa caute subiectul in focus intr-o zona cat mai mica.Poate cea mai buna metoda de a face acest lucru este de a anticipa miscarea subiectului si de astepta ca acesta sa ajunga in focus.Unele obiective au optiunea de a seta o distanta minima de focus, un lucru care ajuta foarte mult performantele autofocusului.

Daca din punct de vedere hardware, dslr-urile au o evolutie spectaculoasa, nici partea de soft nu ramane mai prejos si putem observa ca postprocesarea devine poate mai importanta decat realizarea fotografiei in sine.Dezvoltatori independenti de marile companii din domeniul fotografiei au realizat diferite softuri capabile sa imbunatateasca semnificativ software-ul nativ al camerelor compacte sau profesioniste.

Canon Hack Development Kit, pe scurt, CHDK prin simpla instalare pe cardul de memorie al aparatului ofera utilizatorului posibilitatea de a utiliza timpi foarte mici de ordinul 1/10000 secunde, functii de detectare a miscarii, afisarea in timp real a histogramei-masurarea nivelelor de culoare dintr-o poza si posibilitatea de a fotografia in formatul RAW, obtinand astfel imagini neafectate de algoritmi de compresie [5] http://www.luminous-landscape.com/tutorials/understanding-series/u-raw-files.shtml

Cea mai renumita solutie sofware insa este reprezentata de Magic Lantern, o extensie a firmware-ului de pe mai multe modele de DSLR-uri Canon incepand de la modele entry-level pana la cele high-end. Realizat inițial pentru a extinde funcțiile de filmare cu DSLR-ul, Magic Lantern a primit în timp numeroase adăugiri, între care prezența unei histograme pentru modul Live View, posibilitatea realizării de imagini în bracketing- un parametru al expunerii este modificat de la un cadru la altul, in scopul obtinerii fotografiei corecte, urmand ca fotograful sa aleaga ulterior fotografia de prelucrat, modificarea sensibilității pentru utilizarea funcției Live View pe timp de noapte, sau alterarea balansului de alb exprimat în grade Kelvin inclusiv pentru aparatele entry-level.

Sunt prezente de asemenea unele funcții care altfel ar fi necesitat conectarea unor accesorii externe: declanșarea aparatului la detectarea unui zgomot, un intervalometru, sau chiar extinderea duratei maxime a expunerii până la 8 ore, facilitate utilă în astrofotografie, sau fotografierea silențioasă, fără rabatarea oglinzii (posibilă doar cât timp suntem în Live View, desigur).

Constatăm așadar că funcționalitatea aparatului nostru Canon poate fi extinsă semnificativ, fără cheltuieli suplimentare – tot ce trebuie fiind să ne creăm un card boot-abil cu versiunea de Magic Lantern adecvată aparatului nostru.[19] http://www.magiclantern.fm/about.html

Capitolul IV Surse laser.Scanari laser.Masuratori folosind lumina

Laserele

Un aparat care este capabil să genereze o undă de lumină utilizând doar o bandă îngustă de spectru este numit laser. Un laser tipic emite lumina intr-o rază îngustă, cu divergență scăzută, cu o lungime de undă bine definită (corespunzând unei anumite culori dacă laserul operează în spectrul vizibil). Asta este în contrast cu o sursă de lumină cum ar fi becul cu incandescent, care emite într-un unghi deschis și solid și peste un spectru larg de lungimi de undă. Aceste proprietăți pot fi descrise de termenul de coerență.

Laserele sunt asemănătoare cu tranzistorii, ei generează sau amplifică lumina așa cum tranzistorii generează și amplifică semnalele electronice și frecvențele audio, radio sau ale microundelor. Termenul „laser” reprezintă un acronim și înseamnă „Amplificarea Luminii prin Emisie Stimulată de Radiație. Primul laser funcțional a fost realizat în mai 1960 de Theodore Maiman în laboratoarele Hughes Research Laboratories. Laserele sunt folosite în viața de zi cu zi, în special la aparaturile de stocare optică cum ar fi unitățile de compact disc sau playerele DVD, în care laserul scanează suprafața discului pentru a colecta informații. Alte aplicații obișnuite ale laserelor sunt cititoarele de coduri de bare și pointerele laser.

În industrie, laserele sunt folosite pentru tăierea oțelului și a altor metale și pentru a inscripționarea diferitelor modele, cum ar fi literele pe tastatura unui computer. Laserele sunt folosite de asemenea în aplicații militare și medicale.

Lumina laserului reprezintă o simplă lumină generată cu ajutorul unei aparaturi laser. Această lumină are proprietăți aparte, care o deosebesc de lumina provenită din alte surse : ƒ Lumina laserului este generată sub forma unei raze laser. O astfel de rază laser are un grad înalt (uneori chiar foarte înalt) de coerență spațială, de aceea se propagă dominant într-o direcție bine definită cu o divergență moderată a razei. Termenul de coerență se referă la faptul că semnalul electric in diferite locuri de-a lungul profilului razei oscilează cu o relație rigidă a fazei. Această coerență este motivul pentru care o rază laser se poate propaga pe distanțe lungi și poate fi focalizată în puncte de mici dimensiuni; ƒ Lumina laserului are de asemenea un grad înalt de coerență temporală (în cele mai multe cazuri), care este echivalentă cu o lungime de coerență mare. Lungimile de coerență mari implică o relație de fază rigidă la intervale relativ mari de timp, care corespund cu distanțe mari de propagare (deseori pe mulți kilometri);ƒCombinând o coerență temporală mare cu un timp sau lungime de coerență mare rezultă o lungime îngustă de spectru de bandă (sau spectru de linie). Asta înseamnă că razele laser vizibile au o anumită culoare pură, de ex. roșu, verde sau albastru, dar nu alb sau purpuriu.De exemplu, majoritatea laserelor utilizate pentru aparaturi de măsură cu rază scurtă și medie au o lungime de undă de 1064nm (aproape cât infraroșu) sau 532nm (laser verde).

ƒ În cele mai multe cazuri, lumina laserului este polarizată liniar. Asta înseamnă că un câmp electric oscilează într-o anumită direcție spațială; În funcție de aplicație, lumina laserului poate avea și alte proprietăți remarcabile: ƒ Lumina laserului poate fi vizibilă, dar majoritatea laserelor emit de fapt în alte registre spectrale, in special registrul scurt infraroșu, pe care ochiul uman nu îl poate percepe; ƒ Lumina laserului nu este întotdeauna continuă, dar poate fi transmisă sub forma unor pulsații scurte sau ultrascurte. În consecință, puterea de vârf poate fi extrem de mare; Datorită acestor proprietăți de coerență, razele laser își păstrează focalizarea când sunt proiectate de la distanță. O altă proprietate fundamentală a (laserului) undelor de lumină este velocitatea lor de propagare. Undele de lumină circulă cu o velocitate fermă și constantă într-un anumit mediu. Datorită acestor proprietăți, lumina laserului este foarte potrivită pentru măsurarea obiectelor. În funcție de tipul de laser și de aplicația pentru care a fost construit, puterea transportată de fascicul poate fi foarte diferită. Astfel, dacă diodele laser folosite pentru citirea discurilor compacte este de ordinul a numai 5 mW, laserii cu CO2 folosiți în aplicații industriale de tăiere a metalelor pot avea în mod curent între 100 W și 6000 W. În mod experimental sau pentru aplicații speciale unii laseri ajung la puteri mult mai mari; cea mai mare putere raportată a fost în 1996 de 1,25 PW (petawatt, 1015 W).

Scanarea laser

Scanare laser descrie o metodă prin care o suprafață este eșantionată sau scanată prin utilizarea tehnologiei laser. Ea analizează un mediu al lumii reale sau al unui obiect cu scopul de a colecta informații de pe suprafața acestuia și posibil din înfățișarea lui (ex. culoare). Informațiile colectate pot fi apoi folosite pentru a construi reprezentări bidimensionale sau modele tridimensionale, utilizabile într-o varietate mare de aplicații. Avantajul unei scanări laser este faptul că poate înregistra un mare număr de puncte, la o precizie înaltă, într-o perioadă relativ scurtă de timp. Este ca și cum ai face o fotografie cu informații de adâncime. Scanerele laser sunt instrumente cu linie de vedere, așa încât pentru a asigura o acoperire completă a unei structuri sunt necesare mai multe scanări din diferite poziții.

Scanarea laser statică și scanarea laser dinamică

Tehnologia scanării laser actuale poate fi împărțită în doua categorii: statică și dinamică. Când scanerul este ținut într-o poziție fixă în timpul achiziției informațiilor, poartă numele de scanare laser statică. Avantajele utilizării acestei metode sunt date de precizia înaltă și densitatea relativ mare a punctelor. Toate scanările laser statice pot fi văzute ca și scanări laser terestre.Cu toate astea, nu toate scanările de suprafață pot fi clasificate ca și scanări laser statice. În cazul scanărilor laser dinamice, scanerul este montat pe o platformă mobilă. Aceste sisteme necesită sisteme de poziționare adiționale cum ar fi INS și GPS, care face sistemul mai complex și mai costisitor. Exemple de scanari laser dinamice sunt scanările făcute dintr-un aparat de zbor (scanări laser aeropurtate), scanările dintr-un autovehicul în mișcare sau dintr-un aparat de zbor teleghidat (UAV).

Măsurarea utilizând lumina

Datorită dezvoltării recente in tehnologia vizuală si senzorială asistată de computer, lumina a fost folosită într-un număr de ipostaze pentru a măsura obiectele. Aceste tehnici de măsurare pot fi împărțite în două categorii: tehnici active și tehnici pasive. Scanerele pasive nu emit nici un fel de radiații în sine, dar, în schimb, se bazează pe detectarea unei radiații reflectate din mediul înconjurător. Cele mai multe scanere de acest tip, detectează lumina vizibilă pentru că aceasta reprezintă deja o radiație în sine, din mediul înconjurător. Pot fi folosite și alte tipuri de radiații, cum ar fi cele infraroșii.Metodele pasive pot fi foarte ieftine deoarece în cele mai multe cazuri nu au nevoie de alte echipamente digitale sofisticate în afară de o cameră digitală. Problema cu aceste tehnici este că ele se bazează pe găsirea de corespondențe între imaginile bidimensionale, care nu au soluții unice. De exemplu șabloane repetitive au tendința să „încurce” metoda de măsurare. Precizia acestor metode depinde cel mai mult de sistemul de imagini și de densitatea de trăsături care se pot identifica pe imagine. Scanerele active emit un fel de radiații controlate și le detectează reflexia cu scopul de a lua o mostră a obiectului sau a mediului. Dintre posibilele tipuri de radiație amintim lumina, ultrasunetele sau razele X. De vreme ce aceste tehnici de măsurare activă presupun un transmițător și un receptor laser, ele sunt mai complexe din punct de vedere mecanic decât tehnicile pasive. Cele mai importante avantaje ale acestor sisteme sunt: ƒ Nu necesită altă sursă de lumină, deoarece își generează propria radiație; ƒ Furnizează măsurători de mare densitate într-un mod foarte automatizat; ƒ Sunt invizibile pe suprafețe fără proprietăți deosebite; ƒ Puterea de colectare a informațiilor este relativ rapidă (1000 – 500.000 puncte/sec); Cu toate astea, unele sisteme active sunt afectate de surse de lumină externă, reflectivitate, culoare și forță. Aceste dezavantaje le vom discuta într-un capitol ulterior. Există un număr de scanere active, variind în felul în care scanerul receptează și/sau analizează semnalul de radiație reflectat.

Măsurătoarea bazată pe triangulație

Triunghiurile stau la baza multor tehnici de măsurare.Ele erau deja utilizate pentru măsurători geodezice de bază în Grecia antică și pot încă fi întâlnite la camerele foto moderne, bazate pe tehnologia tridimensională. Baza matematică a triunghiului (trigonometria), care este la baza acestei tehnici de măsurare, trebuie să fi fost descoperită de filosoful grec Thales (secolul al VIlea î.e.n.).

Figura X Principiul triunghiului

Un scaner laser bazat pe teoria triunghiului utilizează același principiu pentru a colecta mostre din mediul înconjurător. El trimite o rază laser șablon către obiect si solicită camera să caute locația proiecției laser pe obiect. Emițătorul laser și camera sunt setate într-un unghi constant, dând naștere la un triunghi între ele și proiecția laser pe obiect, de aici și numele de triunghi.

Datorită acestei configurații, proiecția laser schimbă câmpul de vedere al camerei în funcție dedistanța până la cameră.

Figura 19: Principiul scanării laser pe baza triunghiului

Analizând Figura 7 arată că, la latura triunghiului (D), distanța dintre cameră și emițătorul laser este cunoscută. Unghiul dintre emițătorul laser (α) este de asemenea cunoscut. Unghiul camerei (β) poate fi determinat privind către locația razei laser în câmpul de vedere al camerei. Aceste trei informații determină total forma și mărimea triunghiului și conferă adâncimea exactă a obiectului măsurat.

Poate fi demonstrat că, cu cât linia de bază este mai mare (D), cu atât are mai puține erori în

coordonatele în pixeli în estimarea adâncimii. Cu toate astea, linia de bază nu poate fi trasată

foarte mare deoarece în acest caz, proiectorul laser și camera ar avea un câmp de vedere mai

redus (FOV) și pata laserului poate să nu fie surprinsă în imaginea camerei deloc.

Măsurătoare bazată pe timp

Scanerele bazate pe timp sunt scanere active care măsoară o perioadă de timp între două

evenimente. În general, avem două timp bazate pe principii de scanare: scanere bazate pe puls

(timp-de-zbor) și scanere bazate pe fază.

Scanere bazate pe impuls (timp de zbor) (detectare incoerentă)

După cum am menționatanterior, undele de lumină călătoresc cu o viteza constanta și finităîntr-un anumit mediu. Prin urmare, atunci când timpul de întârziere creat de deplasarea luminiide la o sursă la suprafața țintă reflectorizantă și revenirea la sursă (dus-întors) poate fi

măsurată, distanță până la acea suprafață poate fi evaluată folosind următoarea formulă:

D=ct/2

unde c = viteza luminii în aer

t = perioada de timp între trimiterea și primirea semnalului

Valoarea acceptată în prezent pentru viteza luminii în vid este exact c = 299.792.458 m / s.

Dacă undele de lumină călătoresc în aer atunci un factor de corecție egal cu indicele de refracție (în funcție de densitatea aerului) trebuie să fie aplicat la punctul c. Presupunând că viteza luminii în aer este de aproximativ 300.000 m / s, se poate calcula că este nevoie de 3,33 nanosecunde

pentru a călători 1 metru. Prin urmare, pentru a ajunge la un punct de precizie de 1 mm, trebuie

să fim capabili să măsurăm o întârziere de aproximativ 3,33 picosecunde.

Scanerele pe bază de oră-de-zbor nu folosesc raze laser continui, dar să facă uz de impulsurilelaser. Ei scanează din întregul lor câmp de vedere câte un punct o dată, prin schimbarea gameide căutare pe direcție. Orientarea gamei de căutare a laserului este schimbată de către ounitate de deviere (a se vedea punctul 2.5.3). scanere laser obișnuite tip timp-de-zbor 3D potmăsura până la 2000 ~ 500000 de puncte în fiecare secundă.

Fig 20.Măsurarea pulsului laserului

Avantajul de a folosi impulsurile pentru variația laserului este concentrarea ridicată a puterii

transmise de laser. Această putere face posibilă realizarea unui SNR (semnal / zgomot) necesar

pentru măsurători de înaltă precizie, la intervalele lungi (până la câteva sute de metri).

Dezavantajul este problema detectării exacte a orei de sosire a pulsului laser pierdut în urmă ca

urmare a naturii variabile a pragului optic de și de atenuarea atmosferică.

Capitolul V

Detectarea obstacolelor,telemetrie cu ajutorul senzorilor ultrasonici, detectare sunet,Surse laser si Dslr

5.0 Masurarea reperelor din industria auto utilizand surse laser si o camera foto

5.1 Reprezentarea rezultatelor obtinute intr-o interfata web folosind controller Arduino si senzor ultrasonic

5.2 Componentele și amplasarea sistemului 61

5.3 Functionarea sistemului 72

5.4 Schema logică 75

5.5 Schema electrică 76

Deși cunoscută de mai mult de 15 de ani, măsurare tridimensională (3D) este o tehnică relativ nouă, în continuă dezvoltare, cu aparate și echipamente (scanere 3D) încă în faza de testare, dar care ar putea revoluționa și facilita tehnicile de măsurare clasice. Scanarea 3D este procesul de copiere a informațiilor digitale ale geometriei unui obiect fizic (solid), de aceea este cunoscută ca digitalizare. „Digitizarea“ sau „digitizarea 3D“ este un procedeu care utilizează o palpator de digitizare cu contact sau non-contact pentru a capta forma obiectelor și a le recrea într-un spațiu de lucru virtual printr-o rețea foarte densă de puncte (xyz), sub formă de reprezentare grafică 3D. Datele sunt colectate sub formă de puncte și fișierul rezultat este numit „nor de puncte“ (fig. 1,a). Tipul de informații de „nor de puncte“ sunt, de obicei, postprocesate într-o rețea de poligoane mici (mod simplu), care sunt numite rețea poligonală 3D.

TEHNOLOGII DE SCANARE 3D

Până la apariția noilor tehnologii, digitizarea a fost limitată de viteza capului de scanare și alegerea corectă a sistemului de palpare, tipul piesei scanate și bugetul pentru achiziționarea sau dezvoltarea sistemului de scanare. Chiar dacă sunt destinate pentru copierea sau controlul geometric, sau mai degrabă modelarii geometrice virtuale sau realizării de produse, o clasificare bine stabilit le împarte în două tipuri: scanare 3D contact și non-contact (fig. 2). Scanarea 3D non-contact poate fi împărțita în continuare în două categorii principale, scanare activă și scanare pasivă. Contact se referă la contactul mecanic al suprafețelor în timp ce tehnologiile non-contact (fără contact mecanic) utilizează surse optice, laser sau o combinație a ambelor de atât pentru reproducere fidelă a suprafeței scanate. Înainte de a obține un rezultat optim, cu o anumită tehnologie, este vital să se asigure că „achiziția senzorială“ corespunde aplicației. Criterii de acuratețe, rezoluție, viteza de achiziție, viteza de măsurare, grade de libertate sau configurarea potrivită și repetabilitatea procesului trebuie să fie luate în considerare.

Tehnologia de scanare 3D contact

In măsurarea 3D, palpatorul atinge proba supusă măsurării, în timp ce obiectul este în contact sau în repaus pe o placă de precizie cu suprafața plană, șlefuită și lustruită la un maxim specific al rugozității suprafeței. În cazul în care obiectul care trebuie scanat nu este plat sau nu poate fi așezat stabil pe o suprafață plană, acesta este sprijinit și ținut ferm în loc de un dispozitiv. Mecanismul scanerul poate avea trei forme diferite: un sistem de transport cu brațe rigide menținute strâns în relație perpendiculară și fiecare axă aluneca de-a lungul unei piste; un braț articulat cu componente rigide și senzori unghiulari de mare precizie; o combinație a ambelor metode; O MMC (mașină de măsurare în coordonate) este cel mai bun exemplu al unui scaner 3D cu contact. Aceasta este utilizată în principal în fabricare și pot fi foarte precisă, dar are anumite dezavantaje.

Tehnologia de scanare 3D non-contact

În timp ce tehnicile de scanare cu contact 3D folosesc palpatori pentru a efectua scanarea, tehnologiile fără contact folosesc senzori optici, surse de lumină laser, sau o combinație a celor două (acestea sunt cele mai performante tehnologii de vedere economic și tehnologic viabile de scanare non-contact) pentru reproducerea fidelă a suprafeței scanate. Alte metode de scanare non-contact sunt fotogrammetria, razele X, scanarea cu tomografie computerizată și scanarea cu rezonanță magnetică. Senzorii cu laser non-contact și cei vizuali s-au dezvoltat ca și alternativă pentru înlocuirea celor cu contact, unde contactul fizic nu este posibil în cazul suprafețelor fine sau finisate delicat, superfinisate sau cu asperități mari și cele cu muchii ascuțite.

Implementarea soluției adoptate

//descrierea integrală și detaliată a soluției utilizând o abordare descendentă (top-down): structura și descrierea schemelor bloc/circuitelor/modelelor/organigramelor; metode/proceduri/relații de analiza/sinteza/simulare/dimensionare/alegere a componentelor, etc.

Proiectul isi propune realizarea unui sistem electronic cu functia de monitorizare si de detectare a obstacolelor a unui perimetru, de avertizare sonora in cazul aparitiei unui eventual obstacol, precum si captarea, transmiterea si afisarea masuratorilor catre un server.

……………………………………………….

Schema generala a proiectului

Pornind de la ideea de Lidar in care avem nevoie de un emitator si un receptor care sa citeasca si sa interpreteze rezultatele ,sistemul propus de detectare a obstacolelor si a telemetriei este alcatuit din: dintr-un aparat DSLR care ruleaza softul Magic Lantern si detecteaza daca un obiect este in focus, un motor pas cu pas comandat de catre microcontroler, o sursa laser care se afla pe axul motorului si ajuta la realizarea focalizarii aparatului foto si de 2 senzori activi, unul ultrasonic care deasemenea se afla pe axul motorului si care monitorizeaza zonele din jurul autovehiculului si de un senzor audio care preia semnalele acustice ale DSLR-ului cand acesta a detectat un obiect in miscare sau in focus.

Dat fiind ca motorul se roteste in sens trigonometric, am considerat pozitia de 0, pozitia corespunzatoare zonei in care atat laserul cat si senzorul ultrasonic formeaza un unghi de 0 º grade cu senzorul aparatului foto , urmand apoi miscarea implementata prin algoritmul de programare.

Indiferent daca este detectat sau nu un obstacol (sesizare acustica sau vizuala ) motorul va efectua o miscare de rotatie de 360 º apoi isi schimba sensul de rotatie revenind la ‘’pozitia de zero’’. Acest lucru este necesar intrucat daca motorul ar face, pornind de la ‘’pozitia de zero’’ mai mult de 2 rotatii complete, cablul de alimentare, precum si cablul de semnal al laserului sau al senzorului ar suferi deformari ce ar putea periclita functionarea normala a sistemului. Astfel, motorul se va roti, pornind de la ‘’pozitia de zero’’ doar doar pe o plaja de 360 ° in sens invers trigonometric, si inapoi pana la ‘’pozitia de zero’’.

Am ales sa folosesc o camera DSLR in detrimentul unei camera foto compacte respectiv unei camera web datorita avantajelor pe care prima le ofera: se poate folosi un obiectiv super-angular care acopera un camp vizual de 180 de grade sau un teleobiectiv capabil sa detecteze subiecte aflate intr-o zona mai mica de interes dar la o distanta mai mare(pana la 150 de metri).

Camerele nu “vad” la fel in toate tipurile de lumina. Lumina vizibila este cuprinsa intre radiatiile violet, cu lungime de unda de 400 nm, si radiatiile rosii, cu lungime de unda de 700 nm, dupa cum s-a putut observa in fig. 22.

Senzorii de imagine pot “vedea” in general in afara acestor limite. De aceea, unele camere (obiective) au filtre, tocmai pentru a inlatura efectul neplacut pe care il da acesta “performanta” a chipului, total nedorita atunci cand ea nu poate fi controlata.Totusi in cazul proiectului realizat acest lucru ar putea fi considerat un avantaj deoarece prin inlocuirea filtrului[8000000–– http://en.wikipedia.org/wiki/Infrared_photography]–––( care blocheaza lumina infrarosie si schimbarea acestuia cu un filtru care inlatura lumina vizibila pentru ochiul uman am putea folosi surse laser din spectrul infrarosu si am elimina si posibila problema a luminii deranjante a acestuia.Deoarece aceasta schimbare a filtrelor mentionate mai sus este ireversibila, am ales sa continui proiectul cu un laser din spectrul vizibil ochiului uman, cu o lungime de unda de 650nm si cu o putere de 1mW.

[fisa tehnica laser ]

Conform clasificarilor internationale acest laser este considerat laser de clasa II(2), ceea ce inseamna ca nu necesita din partea operatorilor umani sa poarte echipament de protectie optica(ochelari sau masca).[825]////anexa clasificare lasere [bibliografie- http://www.noirlaser.com/pdf/laserhazard.pdf]

Aparatul pe care l-am folosit, canon 60D[––canon datasheet–-], in realizarea proiectului de diploma are un ISO variabil de la 100 pana la valoarea 6400.Cu ajutorul software-ului Magic Lantern acesta poate fi extins pana la impresionanta valoare de 25600, si astfel se pot fotografia subiecte aproape insesizabile ochiului uman . Desi slabe calitativ, aceste fotografii m-au ajutat in studiul realizat, detectia putand fi realizata in conditii de luminozitate minima si pentru obstacole care se misca foarte rapid. Posibilitatea de a folosi obiective cu diafragme foarte mari f/1.4 sau f/1.8 si nu in ultimul rand capabilitatea aparatului de a folosi mai multe puncte de focus, distribuite pe orizontala au fost motivul pentru care am ales acest aparat foto.Pe parcursul studiului am folosit 3 obiective cu distante focale si aperturi diferite pentru a observa diferente dintre rezultatele obtinute cu fiecare in parte.

Primul obiectiv si cel mai simplu este un obiectiv cu distanta focala fixa de 50mm, modelul fiind Takumar cu diafragma maxima setata la 1.8 si cu focalizare manuala.Fiind un obiectiv vechi, acesta nu are motor de autofocus incorporat, focusul si apertura se regleaza in mod manual, prin rotirea unui inel de focus respectiv diafragma.Avand o profunzime de camp redusa acesta poate izola foarte bine subiectul si datorita diafragmei setate la valoarea maxima poate focaliza in conditii de lumina foarte scazute. Prin reglarea focusului am simulat apropierea sau departarea de un obstacol iar rezultatele obtinute cu acest obiectiv pot fi observate in filmul atasat partii practice, unde de asemenea am scos in evidenta diferentele intre modul asistat de laser respectiv fara sursa laser.

Cel de-al 2-lea obiectiv foto utilizat in realizarea studiului este de asemenea un obiectiv cu distanta focala fixa, model Pentacon de 200mm si cu o diafragma care poate fi setata maxim la valoarea de f4.Cu acest obiectiv de tip „tele” se pot obtine imagini clare cu obstacole aflate pana la 50 de metri, dar are neajunsul ca unghiul de cuprindere de doar 12 grade, iar distanta minima de focalizare de minim 2.8 metri.Totusi acest neajuns este suplinit de senzorul cu ultrasunete, care are o raza de acoperire de 0-3 metri.

Ultimul obiectiv folosit in studiul realizat este instalat pe sistemul prezentat si este o lentila de tip „zoom”, Tamron 17-50 f.2.8 constant pe toata distanta focala. Acest obiectiv permite ajustarea lunigimii focale de la distanta, automat, in functie de necesitatile de moment. De exemplu, cu ajutorul unui astfel de obiectiv se poate vizualiza, temporar, un spatiu mai larg pana in momentul aparitiei in cadru a unui obstacol. Cu acest obiectiv se pot folosi atat punctele de focus de tip “cruce” si se poate obtine un unghi de cuprindere suficient pentru aplicatia dorita-78 de grade pentru 17mm, respective 31 de grade pentru 50mm.

De asemenea am folosit un laser care sa imbunatateasca performantele de autofocus ale camerei in conditii de luminozitate scazuta sau inexistente.Folosind softul Magic Lantern instalat in locul meniului classic Canon am re……

Cu ajutorul unor obiective cu distante focale foarte mari am putea detecta obstacole /masini/pietoni pana la distante de sute de metri cu o acuratete foarte buna(+-3m).Totusi intr-o lume tot mai activa si tot mai aglomerata ar fi aproape imposibil ca pe o distanta de sute de metri sa nu avem nici un obstacol.Asadar am setat obiectivul pe 35mm iar de cate ori acesta detecteaza ceva doar sa ne informeze acustic ca ceva este in apropiere.Pe langa nenumaratele avantaje expuse mai sus,obiectivele tele au neasjunsul de a putea focalize doar de la 2-3 metri spre infinit.Asadar am hotarat ca aceasta distanta critica sa fie detectata de un senzor ultrasonic si aceasta sa fie reprezentata/plotata intr-un graphic care sa ne arate pozitia in timp real a obiectelor din jur-360 de grade.Aceste rezultate sunt trimise prin portul serial catre un server iar de aici catre clientii web.Daca pe toate masinile ar exista un simplu sistem de detectie capabil sa trimita datele receptionate catre un server, acesta ar putea centraliza toate datele si in functie de coordonatele GPS sa instiintze soferii de eventuale pericole sau in caz de pericole iminente sa aibe accces in a controla vehiculul.

Folosind metoda de triunghulatie, am ales ca DSLR-ul sa fie pozitionat perpendicular spre obstacolul ce urmeaza a fi detectat si o sursa laser care se roteste 360 de grade intr-o directie si 360 de grade in cealalta directie.Stiind ca distanta intre centrul senzorului aparatului si laser este fixa singura necunoscuta pentru a afla distanta la care un obstacol este in focus ramane aflarea ungiului cu care motorul pas cu pas s-a rotit.Stiind ca MPP face un numar de 400 de pasila fiecare 360 de grade acest unghi se poate afla foarte usor.Sistemul de sesizare cu DSLR este orientat catre directia inainte a autovehiculului acesta zona fiind cu adevarat zona de interes.Senzorul ultrasonic ne ofera date exacte 360 de grade folositoare pentru parcare……